Радиотелефонные сотовые сети

 

Сотовая связь предусматривает обслуживание густонаселенных территорий и предназначена для организации мобильной оперативной связи. Архитектура сотовых сетей построена следующим образом.

Территория города делится на участки (соты) размером от сотен квадратных метров до десятков квадратных километров, в каждом из которых действуют радиостанции с ретранслятором (базовые станции), имеющие свои информационные и служебные каналы. Все они связаны с центральной станцией, осуществляющей выход в городскую телефонную сеть. Абонент связи, перемещаясь в зоне действия сети, "передается" от одной периферийной станции к другой с динамическим изменением канала связи.

Аппаратура, применяемая в сотовых сетях, является достаточно сложной, а значит имеет и немалую стоимость. Определяющим условием для ее развертывания с точки зрения рентабельности является плотность населения.

В развитии сотовой связи прослеживается несколько тенденций:

- переход на цифровую организацию каналов связи, что позволяет передавать не только речевую, но и цифровую информацию;

- сокращение размеров сот, что дает возможность уменьшить размеры радиотелефонов и увеличить их ресурс. Кроме того, в системах малой мощности эффективнее используется частотный диапазон.

- переход на более высокие частоты, что позволяет уйти от промышленных помех и разгрузить эфир.

Сотовая связь имеет свойства, отличающие ее от других видов мобильной связи:

1. Многократное использование радиоканалов в системе для увеличения количества обслуживаемых абонентов на одной и той же территории без расширения занимаемого спектра частот.

2. Полный набор функций проводной телефонной связи, включая выход на междугородную и международную сети.

3. Возможность совершать телефонные разговоры на всей территории обслуживания компании - оператора сотовой связи.

4. Перемещение абонента по всей зоне обслуживания без прерывания разговора, что обеспечивается автоматическим переключением соединения от одной базовой станции к другой.

Использование сотовой связи стало возможным в России благодаря выделению для гражданских целей радиочастот в диапазоне 450, 800 - 900 МГц. Эти частоты соответствуют трем основным стандартам сотовой радиосвязи: NMT- 450, AMPS (DAMPS) и GSM.

Наиболее перспективным является стандарт цифровой сотовой радиосвязи - GSM (Global Systems of Mobiles), работающий в диапазонах 900 МГц и 1800 МГц. При прочих равных условиях емкость цифровых сетей примерно в три раза выше, чем у аналоговых. Кроме того, это общеевропейский стандарт, абонент сети GSM может свободно перемещаться со своим радиотелефоном по всему континенту.

Сдерживающим фактором распространения сотовой радиосвязи в деятельности правоохранительных органов на территории России является высокая стоимость оборудования и эксплуатационных затрат. Однако, в перспективе сотовая связь может быть чрезвычайно привлекательной для организации оперативной мобильной связи.

 

Пейджинговая связь

К достоинствам пейджинговой связи относится следующее: малые габариты приемника; продолжительное время автономной работы; невысокая стоимость. Недостатком является отсутствие возможности двустороннего обмена информацией (этот недостаток устраняется с появлением, пейджеров с обратной связью (твейджеров), то есть с установленным радиопередатчиком малой мощности).

Пейджинговую сеть более правильно следует называть Сетью Персонального Радиовызова (СПРВ). Пейджинговые системы (PAGING SISTEMS) в общем виде состоят из центрального пульта управления (кодирующего устройства), передатчика с антенной и ряда индивидуальных абонентских устройств (пейджеров), принимающих и отображающих переданную информацию. Системы персонального радиопоиска особенно эффективны в условиях ограниченной территории, а также когда мобильная связь (радиотелефон) экономически не оправдана. Высокая экономическая эффективность СПР достигается за счет резкого ограничения необходимого для связи спектра частот (путем односторонней передачи узкополосных двоичных сигналов от всех абонентов на одной радиочастоте) и за счет значительного уплотнения передаваемых сигналов во времени (путем последовательной пакетной передачи накопленной информации от каждого абонента). Они весьма эффективно используют частотный спектр, кодирование и упорядочение сообщений. Для них характерно то, что в наиболее распространенных на сегодня системах не приходится ждать подтверждений. Пейджинговая связь позволяет использовать всего один канал для обслуживания десятка тысяч пользователей. При этом создание инфраструктуры естественным образом не требует существенных вложений, а проекты характеризуются быстрой окупаемостью.

С другой стороны специфические особенности отечественных телефонных сетей, портативность и в целом доступные цены - все это делает пейджинговую связь в России весьма привлекательной.

Существует три основных типа пейджеров:

Тональные пейджеры. Эти устройства представляют собой самый простой способ организации СПР. Такой пейджер уведомляет вас о поступлении сообщения звуковым, световым или вибрационным сигналом. После этого вы должны позвонить в заранее обусловленное место - скажем, в офис или в службу приема, чтобы узнать содержание сообщения. Сигналы в таких СПР представляют собой комбинацию тонов звуковой частоты, модулирующих несущую.

Цифровые пейджеры. Этот тип пейджеров использует исключительно цифровую передачу сигналов. Некоторые форматы кодирования позволяют увеличить адресную емкость до миллиона абонентов и свести к минимуму ошибку, возникающую за счет добавления избыточных символов. Кроме непосредственного вызова, на пейджер можно передавать разного рода информацию: номер телефона или кодовый номер абонентов, с которыми нужно связаться. Такого рода сообщения отображаются на жидкокристаллическом дисплее, а также хранятся в памяти пейджера. СПР на базе таких пейджеров имеют некоторые весьма существенные преимущества:

- возможность автоматического ввода сообщения через пейджинговый терминал (устройство ввода информации), которое впоследствии передается по радиоканалу с тонального телефона;

- эффективное использование эфирного времени за счет малого размера сообщений. Например, передача московского телефонного номера (7 цифр) со скоростью 1200 Бит /сек., занимает всего 0,1 секунды.

Буквенно-цифровые пейджеры позволяют принимать сообщение в виде полноценного текста. Они имеют память, сохраняющую сообщение при выключении питания и замене батареи, подсветку, часы, будильник с автоматическим включением пейджера в заданное время. Эти пейджеры, получившие название текстовые, отличаются друг от друга как объемом памяти и выполняемыми функциями, так и количеством знаков и строк, одновременно высвечиваемых на экране дисплея.

Рассмотрим структуру простейшей пейджинговой системы (рис.1):

 

ПЕЙДЖЕР

 

Рис. 1.

Пейджинговая система состоит из пяти основных блоков:

· система сбора информации;

· пейджинговый терминал;

· передающая система;

· антенная система;

· абонентское оборудование (пейджеры).

Основным компонентом структуры является пейджинговый терминал. Он обеспечивает формирование модулирующего сигнала в соответствии с используемым стандартом (протоколом) и типом пейджера, а также управление передающим устройством.

На пейджинговый терминал информация попадает с системы сбора информации, которая в общем случае может включать в себя локальные рабочие места операторов или вынесенные пульта операторов, соединенные с коммутационным сервером по выделенному каналу связи, либо по радиоканалу, либо по сети передачи данных, либо при помощи телевизионных линий.

На пейджинговый терминал информация может поступать с телефонной сети через сервер дополнительного сервиса. Это позволяет осуществить такую услугу, как автоматическая отправка цифровых сообщений со специального терминала, который подключается к телефонной сети как обычный телефон и на нем набирается необходимая буквенно-цифровая информация. Если есть телефон с тональным набором, это позволит, набрав номер абонента, вводить с клавиатуры необходимую информацию.

При взаимодействии с другими системами общая схема пейджинговой системы предполагает объединение нескольких пейджинговых систем, расположенных, например, в разных городах. Это позволяет организовать услугу так называемого роуминга - получение сообщения на свой пейджер из другого города. При этом человек, посылающий сообщение, может и не знать, где вы находитесь.

Функцией передатчика является, как обычно, формирование высокочастотного колебания и модуляция его НЧ сигналом, сформированном в пейджинговом терминале. В качестве передающей системы можно использовать либо специализированный цифровой передатчик, либо обычный аналоговый передатчик (Motorola GM 300).

В качестве антенны, в принципе, подойдет любая антенна с круговой (или близкой к ней) диаграммой направленности в горизонтальной плоскости (т.е. излучающая энергию во все стороны в горизонтальной плоскости). Единственная особенность заключается в том, что полоса пропускания антенны должна быть довольно большой, так как информация передается в цифровом виде, а частотный спектр прямоугольного сигнала весьма широк.

По уровню сервиса пейджинговые системы подразделяются на 2 вида:

· простые системы с посылкой вызова абоненту через диспетчера;

· автоматизированные системы.

В простых системах вызов абонента и передача ему сообщений происходит по следующей схеме: прием сообщений от абонента АТС по телефону и передача команд подвижному абоненту через диспетчера. Подвижный абонент принимает вызов в виде звукового сигнала и кодированное сообщение в виде цифр (номера команды), которое отображается на световом индикаторе. Система обеспечивает быструю и надежную одностороннюю передачу закодированных сигналов находящимся в зоне обслуживания подвижным абонентам. Простые системы используются при небольшой потребности в вызовах, иначе диспетчер не справится с приемом и передачей сообщений.

Для крупных городов и больших территорий необходимо использовать автоматизированные системы персонального радиовызова, в которых вызов и кодированное сообщение могут быть переданы с любого телефона городской АТС или персонального компьютера через терминал вызова и ЭВМ непосредственно на стационарный передатчик. Приемник персонального радиовызова абонента, помимо звукового вызова, дополнительно принимает кодированные сообщения, которые отражаются на буквенно-цифровом дисплее с бегущей строкой. Ранее принятые сообщения запоминаются в памяти приемника.

В настоящее время для организации широкомасштабных систем персонального вызова используются три основных типа протоколов пейджинговой связи: POCSAG, FLEX, ERMES.

Протокол POCSAG. Разработан в 1979 г. В 1982 г. утвержден Международным консультативным комитетом по радиосвязи в качестве международного стандарта. Является наиболее популярным на территории России.

Обеспечивает передачу тоновых, цифровых, буквенно-цифровых сообщений со скоростью 512, 1200, 2400 бит/c в любом частотном диапазоне, выделенном для пейджинга, в том числе и на частотах, используемых МВД России.

Позволяет обслуживать 10 - 20 тыс. абонентов на одном частотном канале и обеспечивать все основные виды сервиса (за исключением двухсторонней связи), реализованные в перспективных протоколах. Долгое время является основным протоколом пейджинговой связи. За этот период сложилась широкая сеть производителей и продавцов аппаратуры, что привело к снижению цен на пейджеры и услуги.

Протокол FLEX. Разработан фирмой MОTОROLA в 1993 году. Обеспечивает скорости передачи данных 1600, 3200, 6400 бит/с (разрабатываются модификации для увеличения скорости до 112 Кбит/с). Позволяет обеспечить 20 - 80 тыс. абонентов на одном частотном канале. Следовательно, его пропускная способность может быть в 4 - 5 раз больше, чем протокола POCSAG. Совместим с протоколом POCSAG. Обеспечивает работу на частотах, выделенных МВД России.

Протокол ERMES. Разработан в 1992 году как общеевропейский протокол пейджинговой связи.

Позволяет передавать данные со скоростью 6,25 Кбит/c. Работает в полосе частот 169,4 - 169,8 МГц, используя 16 каналов шириной 25 кГц каждый. Объявлен пейджинговым эквивалентом стандарта GSM, следовательно, является основой для создания общей сети для всех европейских стран, обеспечивает общеевропейский роуминг.

Учитывая широкие возможности протокола FLEX, его совместимость с POCSAG и соответствие частотных диапазонов полосам частот, выделенным МВД России, его можно использовать в качестве базового протокола при создании единой пейджинговой системы связи органов внутренних дел с роумингом по территории России.

 

* * *

Характерной особенностью ситуации, сложившейся на российском рынке средств связи, является экспансия зарубежных производителей, которые предлагают аппаратуру всех классов и систем. Это такие фирмы, как "MOTOROLA", "SIEMENS", "PHILIPS", "KENWOOD", "NOKIA" и другие.

Основными тенденциями, определяющими развитие средствпередачи информации, являются следующие:

- создание интегрированных систем, включающих в себя самые разные средства связи, от телефонов до спутников;

- использование разнообразных каналов передачи информации: проводных, оптоволоконных, радиоканалов;

- переход на цифровые каналы, что упрощает обработку сигналов и позволяет обеспечить эффективную защиту информации;

- автоматизация процессов связи, создающая максимальный сервис для пользователей;

- освоение высокочастотных диапазонов.