Определение систем двусторонней подвижной связи
1 мая 2003
Рубрика: Мобильная связь.
Автор: .
pic

Данной статьей мы начинаем серию публикаций о мобильной связи в целом и подробнее — о двусторонней подвижной радиосвязи. Цель публикации — попытка сделать краткий обзор о различных направлениях радиосвязи, об их состоянии на сегодняшний день и перспективах дальнейшего развития в Узбекистане.

Все сегодня знают про сотовый телефон, но мало кто знает про его «cобрата» — радиостанцию двусторонней связи. Больше известные как «Уоки-Токи» или «Рации» радиостанции двусторонней связи являются незаменимым средством связи для множества различных государственных, промышленных и коммерческих структур. Итак, чем двусторонняя радиосвязь отличается от других технологий связи, таких как сотовая или фиксированная телефония, или пейджинг? Сотовые и фиксированные телефоны предлагают пользователям непосредственную связь абонента с абонентом. Обычный пейджер, как известно, предлагает одностороннюю связь. А двусторонняя радиосвязь может обеспечивать оперативную связь между множеством абонентов в течение одного сеанса связи.
Сотовый телефон в целом не предназначен для одновременного общения нескольких абонентов (услуга конференц-связи оказывается неоперативной и дорогой). Пейджинг, даже двусторонний, не может обеспечивать двустороннюю связь абонентов в полном объеме. Двусторонняя подвижная радиосвязь (ДПР) особенно необходима для решения следующих задач:

• потребность в кратковременной, но частой мобильной связи, например для управления движением такси, курьерских служб, в строительстве
• немедленный доступ в чрезвычайных ситуациях: для служб общественной безопасности, служб спасения и т.д.
• быстрое реагирование на команды во время маневров: военные службы, милиция
• гарантированная работа в реальном времени, без перегрузки систем, что часто происходит в общественных телефонных сетях: аэропорты, при чрезвычайных ситуациях
• гарантированная связь в местах, где отсутствуют другие виды связи, например в горных или малонаселенных районах.

Двусторонняя радиосвязь является более экономичной альтернативой для существующих видов мобильной связи. Эксплуатационные расходы на сотовую связь, к примеру, определяются стоимостью трафика, плюс ежемесячная абонентская плата. Начальные затраты на двустороннюю радиосвязь, включая стоимость радиостанции и затраты на создание радиосети, существенно дороже, чем в случае использования сотовой связи. Однако в долгосрочном плане эксплуатационные расходы на двустороннюю радиосвязь оказываются значительно меньше, так как пользователи не несут расходов на ежемесячную абонентскую плату и эфирное время.

Как работает двусторонняя
подвижная радиосвязь?

Технология радиосвязи основана на распространении электромагнитных волн. Переданный электромагнитный сигнал несет полезную информацию через эфир своему адресату. Электромагнитный сигнал колеблется с определенной скоростью: это называется частотой сигнала. Электрический сигнал стабильной частоты (его принято называть «несущим») генерируется задающим генератором. Далее на него накладывается полезная информация: голос или данные, поступающие с микрофона или компьютера или из другого источника информации, путем изменения его характеристик: частоты, амплитуды или фазы. Этот процесс называют модуляцией и по типу изменяемой характеристики несущей различают следующие виды модуляции: частотная, амплитудная или фазовая. Затем этот модулированный сигнал усиливается и излучается в эфир с антенны передатчика. Подобно тому, как домашний радиоприемник ловит канал, на который он настроен, двусторонняя радиостанция принимает на свою антенну распространяющийся в эфире радиосигнал на той частоте, на которую она настроена. Таким образом, радиостанция состоит из двух частей — приемника и передатчика. На работу радиостанции могут влиять различные факторы, как-то: мощность передатчика, высота антенны, географические и даже погодные условия местности. Также в некоторых случаях бывает необходимо выбирать и частоту сигнала, наиболее удачно подходящую для местных условий, например в густонаселенных городах с высотными зданиями высокочастотные сигналы оказываются более приемлемыми из-за своей высокой проникающей способности.

Виды двусторонней радиосвязи

Рынок двусторонней подвижной радиосвязи (ДПР), так же как и сотовой, переживает во всем мире стремительное развитие. С 1995 г. только в Европе рынок подвижной радиосвязи охватывал около 15 млн. абонентов с ежегодным оборотом более 8 млрд. долларов США. Ежегодный рост количества абонентов подвижной радиосвязи в западных странах составляет около 25%.

pic

Первые системы подвижной радиосвязи создавались и развивались в интересах государственных организаций, коммерческих структур, скорой помощи, пожарных бригад, полиции и служб безопасности. В принятой за рубежом классификации эти системы относятся к так называемым профессиональным системам подвижной радиосвязи — PMR (Professional Mobile Radio), иногда обозначение PMR понимают как частные системы подвижной радиосвязи — Private Mobile Radio. Как правило, PMR имеют радиальную или радиально-зоновую структуру сети. PMR, обеспечивающие соединение подвижных абонентов с абонентами телефонных сетей общего пользования, называют PAMR (Public Access Mobile Radio). PMR и PAMR могут использовать как симплексные, так и дуплексные каналы радиосвязи. Важнейшей характеристикой систем двусторонней подвижной радиосвязи является их емкость, то есть максимальное количество обслуживаемых абонентов. Принципы организации системы связи и требуемые характеристики существенным образом определяют емкость сети. Принципиальным моментом является выбор способа использования выделенного частотного ресурса системы связи.
По способам использования частотного ресурса системы связи разделяются на следующие классы:

• системы связи с закрепленными за абонентами каналами связи
• системы связи со свободным доступом абонентов к общему частотному ресурсу
• системы связи с пространственно-разнесенным повторным использованием частот (сотовые системы связи).

PMR и PAMR относятся к первым двум классам систем подвижной радиосвязи.
В PMR довольно часто используется принцип фиксированного закрепления каналов связи за определенными абонентами. Такие системы принято называть радиальными или конвенциональными. В этом случае максимальное число абонентов на одной частоте (канале) зависит от интенсивности связи (количества сеансов связи в единицу времени), продолжительности сеанса связи и допустимой вероятности блокировки канала связи. Отсюда следуют очевидные преимущества систем со свободным доступом абонентов к каналам связи. Однако при фиксированном закреплении каналов отмечается более высокая оперативность установления связи. Современные PMR этого класса обеспечивают установление канала связи за время 100-150 мс.
Принцип свободного доступа абонентов к общему частотному ресурсу позволяет абонентской станции работать на любом канале связи в выделенной полосе частот. Этот принцип аналогичен принципу «общая шина», используемому в ЭВМ, или принципу общего доступа к телефонным линиям в корпоративных АТС.
Принцип свободного доступа абонентов к общему частотному ресурсу получил название «транкинг». Транкинговым системам ДПР будет посвящена отдельная статья, и сейчас мы отметим лишь то, что транкинговые системы по сравнению с конвенциональными системами позволяют существенно увеличить эффективность использования частотного ресурса.
Другими основными требованиями, предъявляемыми абонентами и операторами к системам ДПР, являются:

• гарантированное обеспечение устойчивой связи в заданной зоне обслуживания
• высокая оперативность связи
• возможность взаимодействия отдельных групп абонентов
• безопасность сети от несанкционированного доступа
• высокая помехозащищенность
• высокая разборчивость голосовых сигналов
• минимальная ширина полосы частот канала связи
• низкое энергопотребление абонентского оборудования
• оперативность управления связи, в том числе — обеспечение управления на различных уровнях, возможность циркулярной связи, обеспечение связи через центры управления, возможность приоритетного установления каналов связи.

Гарантированно устойчивая связь в заданной зоне обслуживания обеспечивается путем оптимального размещения и использования вынесенных приемо-передающих станций и различных радиоретрансляторов.
Высокая оперативность связи достигается за счет совершенствования способов вхождения в связь, четкого программирования каналов связи.
В современных сетях ДПР взаимодействие групп абонентов с возможностью прослушивания радиопереговоров по принципу «каждый с каждым» осуществляется за счет варьирования зоны действия использования общего частотного диапазона, общих ключей шифрования или маскировки, а также выбора соответствующей мощности передатчиков.
Безопасность в отношении подслушивания обеспечивается в настоящее время путем шифрования или ключевой маскировки передаваемых сообщений. В цифровых системах ДПР в протоколы установления связи включаются режимы аутентификации абонентов и идентификации абонентских станций, и без прохождения этих процедур доступ в систему исключается.
Помехоустойчивость эксплуатируемых в настоящее время аналоговых систем ДПР весьма низкая. Цифровые системы ДПР используют методы помехоустойчивого кодирования и перемежения, пространственное и частотное разнесение, адаптацию радиотрактов к возникающим изменениям в канале связи.
Достаточно хорошая разборчивость передаваемых сигналов обеспечивается в действующих аналоговых сетях ДПР за счет рационального выбора вида модуляции, способов построения модуляторов и демодуляторов, а также применения высококачественных акустических преобразователей. В цифровых ДПР высокое качество передачи речевых сообщений, достаточное для профессиональной связи, обеспечивается за счет использования адаптивных дельта-модуляторов при скорости аналого-цифрового преобразования 9,6 Кбит/с. Требования минимизации используемой полосы частот и длительности передач в расчете на один канал связи выполняются только частично.
Оборудование двусторонней подвижной радиосвязи может быть установлено либо стационарно в офисе, либо на транспортном средстве или же использоваться в переносном режиме, питаясь от батареи.
В настоящее время глобальной стратегией развития систем двусторонней подвижной радиосвязи является переход от аналоговых систем к цифровым, разработка и внедрение единых международных стандартов связи и создание на их основе международных и глобальных сетей общего пользования.

Использование ДПР
для работы в группах

Существуют такие специфические требования пользователей, которые выполняются ДПР и не могут быть удовлетворены другими видами мобильной связи. Главное из них — это потребность в групповой связи для обеспечения координированной работы подвижных пользователей.
Организации, чья деятельность связана с работой в группах, заинтересованы в оперативной и надежной мобильной связи в группах для повышения эффективности труда, быстрого реагирования на меняющиеся условия и упрощения выполняемых процедур. Это особенно важно для структур, работающих в сфере услуг. Возможность своевременной передачи необходимой информации пользователям в любое время и в любом месте зачастую имеет первостепенную важность.
Деятельность многих государственных и промышленных организаций также требует координированной работы подвижных работников в группах. Примером этому могут служить аэропорты, строительные и транспортные организации, службы спасения, различные муниципальные службы, организаторы крупных спортивных или культурных мероприятий и т.д. Подвижные абоненты в этих организациях часто работают в удалении друг от друга, но нуждаются в координации и своевременности своих действий. Производительность труда и качество обслуживания клиентов для них зависят от скорости и гибкости коммуникаций. Идеальное решение по мобильной связи для групп пользователей должно удовлетворять следующим 4 ключевым критериям:

• возможность для каждого члена группы быстро и просто связываться избирательно с любым другим членом группы
• каждый член группы всегда информирован о происходящих событиях в группе
• гарантирует, чтобы любой другой пользователь, не являющийся членом данной группы, не мог прослушать, вмешиваться или нарушать связь группы
• гарантирует, чтобы члены группы получали только необходимую для их работы информацию и ничего лишнего.

Корпоративные системы ДПР

Многие организации имеют свои особые требования к системам ДПР в плане надежности и конфиденциальности, а также зоны охвата своих сетей связи. В таких случаях оказывается целесообразным построение корпоративных сетей ДПР, нежели пользование услугами оператора ДПР. Корпоративные сети ДПР могут обеспечить высокий уровень надежности и конфиденциальности связи, требуемую зону охвата и другие функциональные возможности, необходимые данной организации. Многие разговоры в сетях ДПР являются эпизодическими, короткими и частыми. Так, например, строитель, координирующий движения оператора подъемного крана, говорит: «левей», «еще чуть левей», «остановись». В подобных ситуациях использование, к примеру, сотовой связи оказывается непрактичным (необходимо каждый раз перезванивать) или неэкономным (удерживать канал долгое время без использования). Даже структуры, не относящиеся к службам безопасности или службам по чрезвычайным ситуациям, имеют высокие требования к быстроте установления связи и ответа на вызов, что в конечном счете выливается в коммерческий или финансовый интерес.
Многие пользователи ДПР требуют гарантированную связь в критических ситуациях, когда сети общего пользования бывают перегружены и иногда даже дают сбой. Большинство сетей общего пользования предназначены для работы при средних нагрузках. При нестандартных или пиковых нагрузках они резко теряют качество работы или сбоят. Один такой пример — крупное землетрясение в Турции, когда все виды связи были нарушены, и лишь системы ДПР продолжали работать.
В некоторых структурах безопасность работников целиком зависит от надежной работы радиосвязи. В таких случаях сети общего пользования не берут на себя ответственности за гарантированную работу своих систем в критических ситуациях, и тогда предпочтение опять же отдается корпоративным сетям ДПР.
Специфическая зона охвата — также довольно частый аргумент в пользу корпоративных сетей. Он может быть выражен как в абсолютных значениях требуемой зоны охвата, так и в соотношении Охват/Затраты. Пользователи ДПР могут нуждаться в зоне охвата, включающей области вне существующей зоны охвата, например в сельских районах; или может требоваться определенная часть общей более широкой зоны, например для трубопроводов или железных дорог; или специфические зоны охвата типа подземных этажей в аэропорту или метро.
Требования пользователей корпоративных ДПР к функциональным возможностям радиостанций и характеристикам связи также могут быть особенными. К ним относятся и специальные установки при проектировании систем ДПР для конкретного заказчика, а также исторически сложившиеся требования к самим радиостанциям, такие как ударопрочность, пыле- и влагозащищенность, возможность использования в тяжелых климатических условиях и т.д.

pic

Вышеперечисленные требования к системам ДПР по работе в группах и корпоративным сетям могут быть удовлетворены лишь системами ДПР. Использование альтернативных видов мобильной связи для решения подобных задач оказывается непрактичным и неэкономичным.

Преимущества
использования ДПР для
разных групп пользователей

а) Нефтеперевозка и АЗС.
Выгоды от использования мобильной связи в этой отрасли очевидны. Это существенная экономия затрат на перевозку благодаря резкому сокращению «пустых» пробегов автомобиля; и возможность экстренного вызова помощи в случае поломки машины, нападения на кассира АЗС или любой другой нештатной ситуации. Для руководителя это, прежде всего, — возможность четко держать ситуацию под контролем и управлять ею, находясь в офисе, дороге или дома. Во многих странах использование мобильной связи на бензовозах и АЗС является обязательным требованием.

б) Фирмы, занимающиеся перевозкой грузов, транспортные фирмы и такси.
Именно для этих предприятий использование мобильной связи дает максимальную отдачу и повышает производительность труда более чем на 20%. Для этого сегмента рынка автомобиль является не только основным источником доходов, но и основной статьей расходов. Оперативная радиосвязь поможет таким предприятиям существенно экономить деньги путем сокращения «пустых» пробегов автомобиля. Также очень важна для водителя и предприятия в целом возможность экстренного вызова помощи в случаях поломок машин.

в) Городские муниципальные и аварийные службы.
ДПР позволяет достичь максимальной оперативности в управлении, улучшить координацию и взаимодействие городских служб и ведомств, повысить эффективность решения межведомственных задач в повседневной работе и особенно при чрезвычайных ситуациях. Отметим также высокую эффективность использования ДПР для строителей, гостиниц, санаториев, крупных магазинов.
Оперативная связь очень важна для повышения эффективности работы вышеназванных организаций. Но специфика их работы (практически нет необходимости в связи по всему городу) диктует использование обычной радиосвязи. Именно так организована работа в гостиницах и на стройплощадках, заводах и аэропортах многих стран мира. Внедрение ДПР во многие отрасли народного хозяйства позволит резко повысить производительность труда на подвижных объектах, добиться экономии материально-трудовых ресурсов, обеспечить автоматизированный контроль технологических процессов, создать надежную систему управления транспортными средствами или удаленными объектами, распределенными на большой территории и входящими в состав единых систем управления.
Подводя итог сказанному, отметим, что там, где операционные нужды требуют работы подвижных абонентов в группах, ДПР становится важным инструментом для повышения производительности. Там, где требования организации подразумевают использование корпоративных сетей ДПР, они становятся неотъемлемой частью их деятельности.
К примеру, представьте повседневную работу милицейских или военных структур без использования ДПР. Коммерческие организации решают задачи, не столь критичные, но и в их бизнесе часто существуют такие требования, которые не могут быть удовлетворены возможностями альтернативных видов связи.

Термины и комментарии

Симплекс — режим связи, при котором информация передается в одном направлении поочередно, используя один радиочастотный канал.

Двухчастотный симплекс, или полудуплекс — режим связи, при котором информация передается поочередно в двух направлениях, используя два радиочастотных канала.

Дуплекс — режим связи, при котором информация передается одновременно в двух направлениях, используя два радиочастотных канала.

Групповая связь — режим связи, при котором радиостанции настроены на одну частоту. При этом одного говорящего слышат все члены группы.

Разговорная группа — несколько радиостанций, работающих на одной частоте и имеющих одинаковый тип системной настройки. Разговорная группа может состоять из двух или более пользователей. Связь в разговорной группе, состоящей из двух человек, называется индивидуальной, а в группе, где более двух пользователей, — групповой.

Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В WhatsApp
В Одноклассники
ВКонтакте