Все-симки.ру Что такое транковая радиосистема?
Транковые радиосистемы – это системы подвижной радиосвязи, которые
основаны на тех же принципах, что и обычные телефонные сети. Иными словами,
в системе транковой радиосвязи имеется ограниченное число радиоканалов
(как правило, от двух до двадцати), которые по мере надобности выделяются
центральным контроллером для ведения переговоров.
Рис.2. В транковых радиосистемах абонент запрашивает разрешение
на разговор, а центральный контроллер (состоящий из нескольких репитеров)
выделяет канал, по которому можно вести разговор.
В обычных системах радиосвязи пользователю приходится вручную перенастраиваться
на свободный радиоканал, в системах транковой связи эту работу берёт
на себя центральный контроллер, который сам выделяет двум радиостанциям
свободный канал. Таким образом, пользователю нужно просто набрать номер
вызываемого абонента, остальное система сделает сама.
Рис.3. Диаграмма загрузки пятиканальной транковой системы. Нижний
график показывает случаи блокировки вызова, когда все пять каналов системы
заняты.
Что дальше
Теперь у нас достаточно знаний, чтобы разобраться в двух вещах — как всё-таки кодируются данные, которые передаются по радиосвязи, и почему связь 5G даст такой огромный прирост скорости и возможностей.
Nokia h85.
Nokia H85 – лёгкий (вес всего 345 г с аккумулятором, выходная мощность 1 Вт
в дуплексном режиме), удобный радиотелефон для использования в системах
MPT 1327. Аппарат имеет крупный высококонтрастный алфавитно-цифровой
дисплей (содержит 3 строки по 10 символов) с индикаторами уровня напряжённости
поля и заряда батареи.
Доступ к многочисленным функциям и настройкам
аппарата осуществляется при помощи меню. H85 поддерживает индивидуальные
и групповые вызовы, звонки по телефонной сети общего пользования. Память
радиотелефона способна сохранить до 99 имён и номеров абонентов.
Для этого аппарата предусмотрен широкий выбор аксессуаров, в том числе
зарядное устройство от прикуривателя и держатель на приборную панель.
Имеется два типа зарядных устройств: настольное и походное.
Nokia r40.
Nokia R40 – универсальная полудуплексная радиостанция для пользователей транковых
систем (вес 1,8 кг, выходная мощность 10 (15) Вт). Радиостанция соответствует
спецификациям стандарта MPT 1327 и MPT 1343, кроме того, R40 поддерживает
интерфейс передачи данных MAP 27.
Радиостанция может использоваться как в автомобильном, так и в настольном варианте.
Алфавитно-цифровая консоль CU 43 имеет 22 клавиши и трёхстрочный ЖК-дисплей
на 100 символов и позволяет выполнять все возможные типы вызовов в радиосети.
Дополнительно консоль позволяет принимать и передавать статусные сообщения
и данные. Для управления станцией используется экранное меню. В памяти
можно хранить до 43 имён и номеров абонентов.
Коммуникатор CU 45 имеет встроенный цифровой ЖК дисплей, микрофон и
громкоговоритель. Управление осуществляется при помощи четырёх функциональных
клавиш.
Через интерфейс MAP 27 к радиостанции могут быть подключены периферийные
устройства, например модем для передачи данных.
Nokia r72.
Nokia R72 – радиотелефон для работы в сетях MPT 1327/1343 (вес 1,8
кг, выходная мощность 10 Вт в дуплексном и 15 Вт в полудуплексном режиме).
Радиотелефон помимо речевой связи предоставляет возможности передачи
и приёма кодированных сообщений и данных.
Телефон удобно использовать в автомобиле. При подключении зарядного провода
к гнезду прикуривателя происходит автоматическая зарядка батареи. Телефон
имеет память на 97 имён и номеров абонентов, а также позволяет запрограммировать
до девяти номеров быстрого набора.
Помимо этого, телефон обладает целым
рядом других возможностей, среди них передача тональных сигналов для
подключения к аппаратуре телефонной сети, использование кодового порядкового
номера (ESN) и кодов блокировки для защиты от несанкционированного доступа.
Возможно, вы заметили, что R72 выглядит точно так же, как и знаменитый
Nokia 720 – мобильный телефон для использования в сетях NMT 450. Да
и названия этих двух аппаратов показывают, что они имеют много общего.
Uplink и downlink на радио интерфейсе
Как уже отмечалось выше нельзя допускать ситуации, когда 2 приемопередатчика буду вещать на одной частоте и находится в близкорасположенных точках, т.к. это приведет к интерференции. Соответственно, и в сотовых системах связи интерференции допускать нельзя, т.е. сектора на одной и той же BTS должны работать на разных частотах.
Кроме того соседние и близкорасположенные BTS (особенно между которыми возможен хэндовер) также не должны вещать на одинаковых частотах. Самым простым решением было бы использовать в каждой соте свою частоту на всей сети. Однако, как отмечалось ранее, число частотных полос ограничено и их не хватит на всю сеть.
Для метода CDMA соседние сектора вполне могут вещать на одной и той же частоте, а вот коды у соседних сот должны быть разными. Если две соседние NodeB будут кодировать свои сигналы с помощью одинаковых кодов, то UE не сможет однозначно определить, сигнал какой NodeB она принимает.
Таким образом, радио интерфейс между BTS и MS – это наиболее сложный интерфейс в любой системе сотовой связи. Именно он позволяет абоненту быть мобильным. От качества проработки вопросов выбора способа множественного доступа, используемого частотного диапазона, способов кодирования и вида модуляции зависит то, какие услуги может предоставлять сотовая система связи, сколько абонентов могут одновременно обслуживаться в соте, с каким качеством, и какую максимальную скорость передачи данных может предоставить.
Важно: все компьютерные беспроводные дела — это одно и то же радио
Блютус, вайфай, все сотовые стандарты, NFC и другие беспроводные протоколы — это всё радио. Это всё возмущения в одном и том же электромагнитном поле — только с разной частотой, скоростью и способами кодирования. Прямо сейчас, когда вы это читаете, вы сидите в центре огромного электромагнитного шторма от всех электромагнитных излучателей вокруг вас.
Если вы сейчас достанете антенну и послушаете это излучение, вы услышите всё, что происходит в «эфире» электромагнитного поля. Другое дело, что вы не сможете это дешифровать, но это детали. Представьте, что мы все сидим в одном озере и пускаем волны по его поверхности. Вот в этом хаосе волн и приходится работать всем нашим роутерам и мобильникам.
И ещё пикантная деталь: все наши радиоволны, которые прошли сквозь ионосферу и улетели в космос, продолжают бесконечный полёт по электромагнитному полю со скоростью 300 тысяч км/с, лишь изредка сталкиваясь с пылью и шальными звёздами. Если где-то на другом конце галактики инопланетяне тоже изобретут радио, с большой вероятностью они поймают наши сигналы (когда эти сигналы долетят).
Виды транковой радиосвязи.
Настало время разобраться в видах транковой связи. Различными компаниями
и организациями было разработано огромное число форматов транковой связи,
многие из которых несовместимы друг с другом. В США наиболее популярными
форматами являются Privacy
Plus, разработанный компанией Motorola,
Logic Trunked
Radio – LTR, производитель – компания E.F.
Johnson, а также SmarTrunk
II от SmarTrunk Systems, ранее
известная как Selectone. Также надо отметить проект iDEN
компании Моторола, который предлагает цифровой формат транковой связи.
В Европе широкое распространение получил стандарт MPT1327, разработанный
в Англии для радиосетей общего пользования.
В России наиболее известными протоколами являются SmarTrunk II, MPT1327,
LTR.
Если классифицировать транковые системы по числу абонентов, то можно
выделить три группы:
MPT1327 и TETRA относят к классу открытых протоколов, в то время как
LTR, SmartNet и т.п. – к классу закрытых, “фирменных”, однако и те и
другие работают по двум основным принципам, которые мы и рассмотрим
в следующей части статьи.
Глоссарий.
Базовая станция – группа репитеров, подключенных к одной шине
данных и расположенных в одном месте.
Домашний репитер – все радиостанции в системе транковой радиосвязи
имеют один из репитеров, расположенных на базовой станции, в качестве
“домашнего”. Радиостанция следит за этим репитером, чтобы принимать
звонки и получать информацию о том, какие репитеры свободны.
Дуплекс – режим, в котором можно одновременно говорить и слушать
(то есть принимать и передавать).
Контроллер (Центральный контроллер) – компьютер, который обеспечивает
совместную работу всех репитеров. Каждый репитер содержит контроллер.
Между собой они объединяются с помощью шины данных.
Мобильное устройство – приёмопередатчик, установленный в автомобиле,
или переносная радиостанция.
Репитер – устройство, которое принимает и ретранслирует радиосигнал.
Если вы используете пятиканальную транковую систему, потребуется пять
репитеров. Одновременно один репитер может обслуживать только один разговор.
Симплекс – режим, в котором возможна либо передача, либо приём.
Транкинг – Автоматическое и динамическое распределение небольшого
числа каналов среди большого числа пользователей радиостанций.
Управляющий канал – один из радиоканалов, который используется
для связи со всеми мобильными устройствами и для рассылки служебной
информации.
Дециметровые волны — вайфай, блютус и мобильная связь
Самый популярный диапазон в IT — от 300 мегагерц до 3 гигагерц. Сюда попадает вайфай, блютус, протоколы умного дома, охранные брелки и прочие подобные вещи, включая микроволновки. Все современные стандарты мобильной связи тоже попадают в этот диапазон, поэтому иногда связь пропадает, на первый взгляд, просто так, а на самом деле ей может мешать работающая рядом микроволновка.
Чем выше частота, тем большую плотность передачи сигнала можно в ней закодировать, поэтому операторы сотовой связи взяли себе самые высокие из доступных частот. По этой же причине вайфай использует эти же частоты — чтобы передавать данные по воздуху как можно быстрее. О том, как устроено кодирование сигнала в зависимости от частоты, мы расскажем в следующей статье.
Длина и частота волны
У каждой волны есть три важные характеристики: длина волны, частота и амплитуда. От них зависит качество связи и дальность приёма сигнала:
Сейчас нас больше всего интересует длина волны — это расстояние между двумя соседними гребнями. От длины волны зависит то, на какое расстояние она может передать сигнал и как волна реагирует на препятствия — огибает их, отражается или поглощается и дальше не идёт.
Например, если волна очень длинная, она может проникать через большие земляные и водяные массы, огибать горы и в целом плевать на любые препятствия. Но зато у неё будет низкая частота, то есть данных можно передать мало. А если волна сверхкороткая, то её может задержать любое, даже незначительное препятствие. Зато короткими волнами можно передавать очень много данных очень быстро.
В зависимости от длины волны делятся на разные категории. Вот картинка, чтобы было проще понять, о чём мы будем говорить.
Длинные волны — телевидение и навигация
Длинные волны живут на частоте 150—500 килогерц. Их длина — от 600 метров до 2 километров. Эти волны могут огибать простые препятствия (например, горы), но проникающая способность у них небольшая, поэтому в помещении поймать ничего не получится — нужна улица и длинная антенна.
Длинные волны используют для телевещания, связи с объектами на большой площади и радионавигации. Кстати, старые большие телевизионные антенны на крышах ловили как раз длинные волны.
Классификация систем мобильной радиосвязи. характеристика сетей мобильной радиосвязи
Все системы мобильной связи можно разделить на:
- Наземные. К данным системам мобильной связи относятся сотовые СМРС (доступ предоставляется к территориальному ресурсу), системы персонального радиовызова, зоновые СМРС (фиксированный канал через ретранслятор), транкинговые системы мобильной радиосвязи (в них используются ретрансляторы, а системы автоматически выбирают лучший), системы с радиальной архитектурой (центральная станция и станции абонентов представляют собой коммутатор и комплект приемопередатчиков с круговой диаграммой направленности).
- Спутниковые. К данным системам мобильной связи относятся геостационарные (спутник располагается на геостационарной орбите, на высоте около 36 000 000 километров), низкоорбитальные, среднеорбитальные, высокоэллиптические (работа спутник осуществляется во время его прохождения апогея).
Любая сеть связи может быть описана тремя понятиями: канал, соединение и узел связи. Узел связи представляет собой элемент сети, который обеспечивает передачу/прием, направление передачи и соединение с базами данных, устройствами управления и периферийным оборудованием.
Метровые волны — местная связь, радио и телевидение
Сюда относятся волны с частотой от 30 до 300 мегагерц и с длиной волны от 1 до 10 метров. На этих волнах работают радиостанции (FM-диапазон тоже сюда входит), принимаются телесигналы и можно установить связь на расстояние до 2000 километров. Огибать большие препятствия эти волны не могут (но могут отражаться), а всё, что меньше 10 метров в ширину или длину, они пройдут без проблем.
Сейчас на «двухметровом» диапазоне работает связь у городских служб — МЧС, скорая и других служб быстрого реагирования. А всё потому, что на этих частотах можно установить надёжную голосовую связь даже в условиях плотной застройки.
Обзор моделей радиотелефонов.
В настоящее время оборудование для базовых станций и абонентские устройства
для систем транковой радиосвязи производит большое число компаний. Из
них наибольшей известностью пользуются Motorola,
Nokia, Ericsson,
SmarTrunk Systems и другие.
Для примера рассмотрим несколько моделей радиотелефонов, производимых
компанией Nokia.
Области применения систем транковой радиосвязи.
Теперь, зная основные принципы работы транковых систем, поговорим немного
об областях их применения и преимуществах использования. Области применения
– крупные коммерческие и государственные организации, например службы
автоинспекции, различные ремонтные службы, компании, специализирующиеся
в области промышленного альпинизма (обслуживание высотных зданий) и
так далее.
Систему транковой связи можно развернуть как в крупном городе,
так и в удалённом, малонаселённом пункте, что особенно актуально в условиях
нашей страны. Транковые системы эффективно используют полосу выделенных
им частот, обеспечивают высокий уровень конфиденциальности (существуют
даже средства, позволяющие кодировать речь в процессе её передачи),
надёжны, предоставляют большое количество сервисных функций.
Принцип действия сотовой связи
Принцип работы радиосвязи
Радио (лат.radio— излучаю, испускаю лучи radius— луч) — разновидность беспроводной связи, при которой в качестве носителя сигнала используются радиоволны, свободно распространяемые в пространстве.
Принцип работы
Передача происходит следующим образом: на передающей стороне формируется сигнал с требуемыми характеристиками (частота и амплитуда сигнала). Далее передаваемыйсигналмодулируетболее высокочастотное колебание (несущее). Полученный модулированный сигнал излучается антенной в пространство. На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в антенне, после чего он демодулируется (детектируется) и фильтруется ФНЧ (избавляясь тем самым от высокочастотной составляющей— несущей).Полученный модулированный сигнал излучается антенной в пространство.
На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в антенне, после чего он демодулируется (детектируется) и фильтруется ФНЧ (избавляясь тем самым от высокочастотной составляющей— несущей). ). Таким образом, происходит извлечение полезного сигнала. Получаемый сигнал может несколько отличаться от передаваемого передатчиком (искажения вследствие помех и наводок).
Частотные диапазоны
Частотная сетка, используемая в радиосвязи, условно разбита на диапазоны:
- Длинные волны(ДВ)— f = 150—450 кГц (л = 2000—670 м)
- Средние волны(СВ)— f = 500—1600 кГц (л = 600—190 м)
- Короткие волны(КВ)— f = 3—30 МГц (л = 100—10 м)
- Ультракороткие волны(УКВ)— f = 30 МГц— 300 МГц (л = 10—1 м)
- Высокие частоты (ВЧ— сантиметровый диапазон)— f = 300 МГц— 3 ГГц (л = 1—0,1 м)
- Крайне высокие частоты (КВЧ— миллиметровый диапазон)— f = 3 ГГц— 30 ГГц (л = 0,1—0,01 м)
- Гипервысокие частоты (ГВЧ— микрометровый диапазон)— f = 30 ГГц— 300 ГГц (л = 0,01—0,001 м)
В зависимости от диапазона радиоволны имеют свои особенности и законы распространения:
- ДВ сильно поглощаются ионосферой, основное значение имеют приземные волны, которые распространяются, огибая землю. Их интенсивность по мере удаления от передатчика уменьшается сравнительно быстро.
- СВ сильно поглощаются ионосферой днём, и район действия определяется приземной волной, вечером хорошо отражаются от ионосферы и район действия определяется отражённой волной.
- КВ распространяются исключительно посредством отражения ионосферой, поэтому вокруг передатчика существует т.н.зона радиомолчания. Днём лучше распространяются более короткие волны (30 МГц), ночью— более длинные (3 МГц). Короткие волны могут распространяться на большиме расстояния при малой мощности передатчика.
- УКВ распространяются прямолинейно и, как правило, не отражаются ионосферой. Легко огибают препятствия и имеют высокую проникающую способность.
- ВЧ не огибают препятствия, распространяются в пределах прямой видимости. Используются в WiFi, сотовой связи ит.д.
- КВЧ не огибают препятствия, отражаются большинством препятствий, распространяются в пределах прямой видимости. Используются для спутниковой связи.
- Гипервысокие частоты не огибают препятствия, отражаются подобно свету, распространяются в пределах прямой видимости. Использование ограничено.
Распространение радиоволн
Радиоволны распространяются в пустоте и в атмосфере; земная твердь и вода для них непрозрачны. Однако, благодаря эффектам дифракции и отражения, возможна связь между точками земной поверхности, не имеющими прямой видимости (в частности, находящимися на большом расстоянии).
Распространение радиоволн от источника к приёмнику может происходить несколькими путями одновременно. Такое распространение называетсямноголучёвостью. Вследствие многолучёвости и изменений параметров среды, возникаютзамирания(англ.fading)— изменение уровня принимаемого сигнала во времени. При многолучёвости изменение уровня сигнала происходит вследствие интерференции, то есть в точке приёма электромагнитное поле представляет собой сумму смещённых во времени радиоволн диапазона.
Радиолокация
Радиолока́ция — область науки и техники, объединяющая методы и средства обнаружения, измерения координат, а также определение свойств и характеристик различных объектов, основанных на использовании радиоволн. Близким и отчасти перекрывающимся термином является радионавигация, однако в радионавигации более активную роль играет объект, координаты которого измеряются, чаще всего это определение собственных координат. Основное техническое приспособление радиолокации — радиолокационная станция (англ. Radar).
Различают активную, полуактивную, активную с пассивным ответом и пассивную РЛ. Подразделяются по используемому диапазону радиоволн, по виду зондирующего сигнала, числу применяемых каналов, числу и виду измеряемых координат, месту установки РЛС.
Принцип действия
Радиолокация основана на следующих физических явлениях:
- Радиоволны рассеиваются на встретившихся на пути их распространения электрических неоднородностях (объектами с другими электрическими свойствами, отличными от свойств среды распространения). При этом отражённая волна, также, как и собственно, излучение цели, позволяет обнаружить цель.
- На больших расстояниях от источника излучения можно считать, что радиоволны распространяются прямолинейно и с постоянной скоростью, благодаря чему имеется возможность измерять дальность и угловые координаты цели (Отклонения от этих правил, справедливых только в первом приближении, изучает специальная отрасль радиотехники — Распространение радиоволн. В радиолокации эти отклонения приводят к ошибкам измерения).
- Частота принятого сигнала отличается от частоты излучаемых колебаний при взаимном перемещении точек приёма и излучения (эффект Доплера), что позволяет измерять радиальные скорости движения цели относительно РЛС.
- Пассивная радиолокация использует излучение электромагнитных волн наблюдаемыми объектами, это может быть тепловое излучение, свойственное всем объектам, активное излучение, создаваемое техническими средствами объекта, или побочное излучение, создаваемое любыми объектами с работающими электрическими устройствами.
Сотовая связь
Сотовая связь, сеть подвижной связи — один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть. Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками (сотами).
Сеть составляют разнесённые в пространстве приёмопередатчики, работающие в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приёмопередатчика в зону действия другого.
Принцип действия сотовой связи
Основные составляющие сотовой сети — это сотовые телефоны и базовые станции, которые обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (AMPS, NAMPS, NMT-450) или по цифровому (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Если телефон выходит из поля действия базовой станции (или качество радиосигнала сервисной соты ухудшается), он налаживает связь с другой (англ. handover).
Сотовые сети могут состоять из базовых станций разного стандарта, что позволяет оптимизировать работу сети и улучшить её покрытие.
Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора, с мобильных телефонов на стационарные и со стационарных на мобильные.
Операторы могут заключать между собой договоры роуминга. Благодаря таким договорам абонент, находясь вне зоны покрытия своей сети, может совершать и принимать звонки через сеть другого оператора. Как правило, это осуществляется по повышенным тарифам. Возможность роуминга появилась лишь в стандартах 2G и является одним из главных отличий от сетей 1G.
Операторы могут совместно использовать инфраструктуру сети, сокращая затраты на развертывание сети и текущие издержки.
Услуги сотовой связи
Операторы сотовой связи предоставляют следующие услуги:
- Голосовой звонок;
- Автоответчик в сотовой связи (услуга);
- Роуминг;
- АОН (Автоматический определитель номера) и АнтиАОН;
- Приём и передача коротких текстовых сообщений (SMS);
- Приём и передача мультимедийных сообщений — изображений, мелодий, видео (MMS-сервис);
- Мобильный банк (услуга);
- Доступ в Интернет;
- Видеозвонок и видеоконференция
Телевидение
Телеви́дение (греч. τήλε — далеко и лат. video — вижу; от новолатинского televisio — дальновидение) — комплекс устройств для передачи движущегося изображения и звука на расстояние. В обиходе используется также для обозначения организаций, занимающихся производством и распространением телевизионных программ.
Основные принципы
Телевидение основано на принципе последовательной передачи элементов изображения с помощью радиосигнала или по проводам. Разложение изображения на элементы происходит при помощи диска Нипкова, электронно-лучевой трубки или полупроводниковой матрицы. Количество элементов изображения выбирается в соответствии с полосой пропускания радиоканала и физиологическими критериями. Для сужения полосы передаваемых частот и уменьшения заметности мерцания экрана телевизора применяют чересстрочную развёртку. Также она позволяет увеличить плавность передачи движения.
Телевизионный тракт в общем виде включает в себя следующие устройства:
- Телевизионная передающая камера. Служит для преобразования изображения, получаемого при помощи объектива на мишени передающей трубки или полупроводниковой матрице, в телевизионный видеосигнал.
- Видеомагнитофон. Записывает и в нужный момент воспроизводит видеосигнал.
- Видеомикшер. Позволяет переключаться между несколькими источниками изображения: видеокамерами, видеомагнитофонами и другими.
- Передатчик. Сигнал радиочастоты модулируется телевизионным видеосигналом и передается по радио или по проводам.
- Приёмник — телевизор. С помощью синхроимпульсов, содержащихся в видеосигнале, телевизионное изображение воспроизводится на экране приемника (кинескоп, ЖК-дисплей, плазменная панель).
Кроме того, для создания телевизионной передачи используется звуковой тракт, аналогичный тракту радиопередачи. Звук передаётся на отдельной частоте обычно при помощи частотной модуляции, по технологии, аналогичной FM-радиостанциям. В цифровом телевидении звуковое сопровождение, часто многоканальное, передаётся в общем с изображением потоке данных.
Сантиметровые волны — 5g и связь со спутниками
Если поднять частоту ещё выше, от 3 до 50 гигагерц, то получим уже сантиметровые волны. Они легко проникают через ионосферу, поэтому на этих частотах работает спутниковая связь и управление в космосе. При этом из-за размера они слабо проникают сквозь препятствия, но могут отражаться от них, чтобы достичь нужной точки.
Сверхдлинные волны — дальняя и подводная связь
Длина одной сверхдлинной волны от 10 до 100 километров. Такая большая длина получается из-за очень низкой частоты: от 3 до 40 килогерц. Благодаря своей длине эти волны могут отражаться от ионосферы — это верхний слой атмосферы, который облучается космическими лучами. Так эти волны распространяются по всей Земле
А ещё они хорошо проникают в воду, поэтому связь с подлодками обычно происходит именно на этих частотах.
Сравнение методов транкинга.
В настоящее время существует два метода управления транковыми системами.
Первый – распределённое управление, второй – управление по выделенному
каналу.
Метод выделенного канала имеет несколько недостатков по сравнению с
методом распределённого управления. Один из них заключается в том, что
при использовании выделенного канала все запросы осуществляются с его
участием, следовательно, надо каким-то образом избегать коллизий при
передаче данных.
Другой недостаток заключается в том, что система с
выделенным каналом должна обрабатывать запросы последовательно, и по
мере увеличения загрузки и уменьшения числа доступных каналов число
запросов растёт экспоненциально, так что мобильные устройства вынуждены
бороться друг с другом за один канал.
Одним из преимуществ метода распределённого управления является то,
что доступ можно получить по любому, свободному в данный момент каналу.
Репитеры определяют свободный канал и передают эту информацию в потоке
данных, который существует совместно с голосовой информацией.
Другое преимущество метода распределённого управления заключается в
том, что голосовые данные передаются по всем каналам, тогда как в методе
выделенного канала управляющий канал, как правило, не может быть использован
подобным образом. На рисунке показана скорость блокировки пятиканальной
системы в сравнении со скоростью блокировки четырёхканальной системы
(один канал используется для управления). Видно, что время блокировки
пятиканальной системы значительно меньше.
Рис.4. Сравнение времени блокировки.
Как правило, в транковых системах время простоя (время между двумя
соседними передачами) не используется при переговорах. Канал удерживается
только на время передачи, а время между передачами может быть использовано
другими людьми, совершающими вызовы. И только при ведении телефонных
переговоров канал удерживается постоянно.
Некоторые транковые системы используют время простоя в переговорах
в периоды высокой загрузки. Это позволяет вызываемому абоненту практически
всегда ответить на вызов без опасения быть заблокированным. Очевидный
недостаток такого подхода – увеличение суммарного времени передачи и,
следовательно, увеличение вероятности блокировок и времени ожидания
других абонентов.
Приоритет доступа – это параметр, определяющий, кто первым получит
доступ к занятой системе. Большинством систем с выделенным каналом управления
используется метод, позволяющий всем мобильным устройствам пытаться
получить доступ, но отказывающий в предоставлении канала аппаратам,
имеющим более низкий уровень приоритета.
В системах с распределённым
управлением приоритеты всех мобильных устройств одинаковы, и ни одно
из устройств не может получить доступ к системе, пока канал занят. Когда
канал освобождается, доступ к нему получает тот аппарат, который первым
попытается занять линию.
Мобильные устройства, применяемые в системах транковой связи, должны
быть запрограммированы для работы на определённой частоте (как правило,
800 или 900 МГц); многие функции (например, выбор канала, проверка канала
перед передачей) выполняются автоматически.
С каждым репитером может быть связано до 250 ID кодов. ID код и номер
домашнего репитера образуют адрес мобильного устройства в сети. Таким
образом, в системе, содержащей 20 репитеров, максимальное число абонентов
составляет 5000. ID код может быть назначен либо одному мобильному устройству,
либо сразу нескольким.
Средние и короткие волны — международная и местная связь
У средних и коротких волнс длиной волны от 500 до 10 метровпохожая физика распространения — они хорошо отражаются от ионосферы, огибают Землю и не требуют для этого передатчиков большой мощности. Этим пользуются радиолюбители, чтобы пообщаться друг с другом с разных концов света без интернета. Частота таких волн — от 500 килогерц до 30 мегагерц.
А ещё коротковолновую связь можно иногда увидеть на машинах: если стоит длинная трёхметровая антенна, то это значит, что внутри будет коротковолновая рация для связи на частоте 27 мегагерц. Это разрешённая для использования частота, доступная без лицензии.
Структурная схема базовой станции для системы транковой радиосвязи.
На рисунке 5 приведена структурная схема базовой станции в случае использования
одного канала.
Репитер состоит из ретранслятора, предназначенного для приёма сигналов
абонентских радиостанций, его усиления и передачи, и контроллера транкового
канала, который выполняет управляющие функции.
Дуплексный фильтр – устройство, позволяющее использовать одну антенну
для приёма и передачи. В принципе, ничто не мешает использовать для
приёма и передачи две разных антенны, но в этом случае может возникнуть
ситуация, когда в некоторых местах будет возможен приём, но невозможна
передача либо наоборот.
Источник питания предназначен для репитера. Как правило, он допускает
возможность перехода на аккумуляторную батарею при отключении питания.
Рассмотренная схема является достаточно простой и эффективной, однако
в реальных условиях одного транкового канала оказывается недостаточно.
Поэтому применяют системы, содержащие два и более каналов. На рисунке
показана схема системы, содержащей четыре независимых канала.
Приёмная распредпанель обеспечивает одинаковый входной сигнал для каждого
репитера в системе, как если бы репитер был подключен напрямую к антенне.
Комбайнер – это устройство, позволяющее комбинировать выходы определённого
количества передатчиков без интерференции друг с другом.
Также отдельно вынесен источник бесперебойного питания, который просто
обязан присутствовать в системе, ибо отсутствие связи в чрезвычайных
обстоятельствах может привести к непредсказуемым последствиям.
Рассмотренную систему легко расширить, то есть в случае правильного
проектирования число каналов можно увеличить достаточно безболезненно.
Частотные каналы
Не все частотные диапазоны одинаково привлекательны. Для сотовой связи, например, наиболее ценным считается диапазон 900 МГц, чем 1800 МГц. Это связано с тем, что частоты из 900 диапазона меньше ослабляются при прохождении стен, крыш домов и других преград, а также распространяются на дальнее расстояние.
Чтобы достичь таких же свойств на базовых станциях с 1800 диапазоном дополнительно приходится устанавливать усилители (МШУ – малошумящий усилитель) или применять большую излучаемую мощность на приемопередатчиках базовой станции. Чтобы сделать использование частотных диапазонов одинаково доступным для всех операторов регулярно проводятся аукционы, на которых они разыгрываются, а организацией “Ростехнадхор” проводятся регулярные проверки, чтобы выкупленные частотные диапазоны использовались только правообладателями.
Практически все сервисы, предоставляемые в сотовых системах связи двусторонние, т.е. предполагают не только передачу, но и прием информации. К таким услугам можно отнести телефонию, прием/передачу данных, факсов, SMS (Short Message Service)
, MMS (Multimedia Messaging Service) и т.д. Для их нормальной и устойчивой работы необходима организация двух каналов передачи от BTS к MS и наоборот. Канал связи от базовой станции к мобильной станции получил название Downlink (DL), а от мобильной станции к базовой – Uplink (UL). Обычно во всех системах связи эти каналы одинаковы по максимальной скорости передачи данных и ширине частотного канала.
Электромагнитное поле
Основа любой связи — радиоволны. Радиоволну можно представить как обычную волну на поверхности пруда, когда кидаешь в него камень. Разница в том, что волна распространяется не в воде, а в невидимом глазу электромагнитном поле.
Электромагнитное поле можно представить как океан, в который погружена Вселенная. Оно повсюду, мы его не замечаем, но как только мы начинаем трясти электронами, двигать магниты, светить лазерами и совершать любые другие манипуляции с энергией, эти манипуляции возбуждают электромагнитное поле. По нему начинают расходиться эти самые волны.
Всё движение в электромагнитном поле происходит с фиксированной скоростью — почти 300 тысяч километров в секунду. Мы называем ее «скоростью света», но на самом деле это скорость передачи любых взаимодействий в полях, и свет ей тоже подчиняется.
Любая волна — следствие того, что полю сообщили энергию. Условно говоря, если мы бросаем в озеро камень, мы «сообщаем» озеру кинетическую энергию этого камня. Эта энергия начинает распределяться во все стороны, толкая ближайшие молекулы воды. Эти молекулы толкают соседей, те — соседей. Так получается волна.
Похожим образом учёные представляют электромагнитное поле. Сообщил ему дополнительную энергию, и она пошла возмущать поле во всех направлениях, передавая себя со скоростью света. По дороге наша энергия встречается с другими энергиями — например, энергией стен, антенн, решёток, гор и т. д. По мере столкновения с такими препятствиями энергия угасает.
Заключение.
Определив основное назначение транковой радиосвязи, рассмотрев и сравнив
ее стандарты, изучив принципы построения центрального контроллера и,
наконец, ознакомившись с некоторыми моделями радиостанций, мы получили
общее представление о том, что такое системы транковой радиосвязи.
Необходимо
отметить, что в настоящее время они продолжают активно развиваться,
разрабатываются новые стандарты и оборудование. Число спроектированных
и запущенных в эксплуатацию систем транковой связи растёт с каждым годом.
Безусловно, у них есть будущее.
Для тех, кого рассмотренная тема заинтересовала, я привожу ссылки на
некоторые ресурсы в Интернете, посвящённые вопросам транковой связи.
В конце статьи также приведён глоссарий терминов, употребляемых при
описании систем транковой радиосвязи.