Сигнальные системы в конвенциональной радиосвязи

Несмотря на бурное развитие в настоящее время сотовых и транкинговых систем мобильной связи, традиционные сети УКВ-радиосвязи с фиксированным закреплением каналов, которые обычно называются конвенциональными (от англ. conventional - обычный, традиционный), прочно занимают свою нишу в сфере профессиональной радиосвязи.

При необходимости организации связи на ограниченной территории для небольшого количества абонентов такие сети радиосвязи являются выгодными как с точки зрения используемого частотного ресурса (для построения простейшей сети связи достаточно одной частоты), так и в части максимальной оперативности связи (соединение производится практически сразу после нажатия клавиши передачи). Привлекательность конвенциональных радиосредств объясняется также простотой их использования и экономичностью.

Средства конвенциональной радиосвязи выпускаются большинством крупных компаний, занимающихся производством оборудования подвижной связи. Ведущие производители средств подвижной радиосвязи постоянно работают над улучшением технических характеристик и расширением функциональных возможностей конвенциональных радиостанций. Это позволяет системам конвенциональной связи предоставлять своим абонентам достаточно высокий уровень услуг и в ряде случаев успешно конкурировать с транкинговыми сетями в секторе профессиональной радиосвязи.

Классификация сигнальных систем

В зависимости от занимаемой области частот выделяют два класса сигнальных систем - тональные и подтональные (субтональные) (см. рис. 1). В каждом классе различают аналоговые и цифровые системы.

рис.1

 

В тональных системах сигнализации используются сигналы, которые занимают полосу частот, совпадающую с полосой передаваемого речевого сигнала (300-3400 Гц), и кратковременно передаются в начале каждого сеанса связи. Преимуществом таких систем является возможность формирования большого адресного пространства. Вместе с тем, при неустойчивом канале связи момент передачи тонального избирательного вызова может совпасть с замиранием сигнала в приемнике, что приведет к пропуску всего сообщения. Таким образом, недостатком данного вида сигнализации является относительно невысокая надежность установления канала связи, особенно в городских условиях работы сети.

В подтональных (субтональных) системах сигнализации разделение абонентов (адресация вызова) осуществляется путем непрерывного на время связи излучения (на передающей стороне) и детектирования (на приемной стороне) сигнала, передаваемого на т. н. подтональных (субтональных) частотах. Сигналы подтональных систем занимают полосу частот 50…250 Гц, то есть находятся ниже полосы речевого сигнала и эффективно отфильтровываются фильтром в низкочастотном тракте приемника. Поэтому их непрерывно передают на протяжении всего сеанса связи, что позволяет более надежно устанавливать и контролировать канал, особенно при неустойчивой связи. Однако при этом часть энергии сигнала расходуется на передачу сигнала сигнализации, а доля модуляции несущего колебания, приходящаяся на информационное сообщение, уменьшается. Из-за узкой полосы часто подтональные системы сигнализации имеют ограниченное адресное пространство.

Тональные системы сигнализации

В сетях профессиональной конвенциональной радиосвязи используются следующие системы:

 

Подтональные системы сигнализации

Наиболее известны две подтональные системы сигнализации:

 

Использование сигнальных систем в сетях радиосвязи

Селективный вызов

Сигнальные системы могут быть использованы для построения систем селективного (избирательного) вызова радиоабонентов. Селективный вызов представляет собой способ адресации абонентов в сетях конвенциональной радиосвязи (присвоения абонентам идентификационных номеров ID) с помощью передачи и приема во время сеанса связи специальных сигналов, дополняющих речевую информацию.

Введение адресации абонентов позволяет реализовать в конвенциональных сетях не только групповой или общий, но и индивидуальный вызов абонентов. Сигнальные системы также являются одним из наиболее перспективных способов повышения эффективности использования радиочастотного ресурса в сетях с фиксированным закреплением каналов связи за счет разделения абонентов, работающих на одном частотном канале.

Системы селективного вызова позволяют строить сети радиосвязи, в которых нескольким независимым группам абонентов может быть выделен один радиоканал. При этом для обеспечения их независимой работы каждой радиостанции или группе радиостанций присваивают один или несколько идентификационных номеров ID. Для передачи сообщения определенному абоненту или группе абонентов необходимо передать соответствующий ID. Если за одной радиостанцией закреплено несколько ID, то это позволяет ей работать в разных группах, т. е. количество направлений связи абонента совпадает с количеством ID, присвоенных абоненту.

Селективный вызов обеспечивается специальными модулями, формирующими специальный сигнал при передаче и декодирующими его на приемной стороне. При ожидании вызова радиостанции принимают все сигналы на заданном радиоканале, но не выводят их на громкоговоритель. При приеме сигналов селективного вызова, соответствующих заданным ID, приемник открывает звуковой тракт радиостанции, т. е. озвучивает сообщение. Таким образом, селективный вызов используется для активизации только тех приемных станций, которые входят в группу связи с данным ID, и, наоборот, для исключения активизации всех станций, не входящих в эту группу.

При задействовании селективных вызовов абоненты конкретной группы будут слушать переговоры только внутри группы, хотя канал на время переговоров других пользователей, работающих на том же частотном канале, будет занят. В тех случаях, когда один и тот же частотный канал используется несколькими различными группами, использование селективного вызова позволит абонентам не отвлекаться на посторонние вызовы.

Сигналы вызовов должны отвечать ряду специфических требований, в частности, легко обнаруживаться и различаться в условиях большого уровня шумов и помех, не ухудшать качества приема речевых сообщений и др. Одной из основных характеристик системы селективного вызова является максимальное количество формируемых ID (адресное пространство).

Селективный вызов может обеспечиваться как с помощью включения в состав радиостанции специального дополнительного модуля, так и путем программирования станции, если аппаратно кодер системы реализован в приемопередатчике радиостанции, а функция селективного вызова включена в состав стандартных функций.

При использовании систем селективного вызова становятся возможными следующие типы вызовов: индивидуальный, групповой, общий, позволяющие реализовать более совершенные типы сетей по сравнению с сетями, работающими по принципу "один говорит - все слышат". И хотя возможности систем селективного вызова не позволяют строить сети массового обслуживания, характерные для сотовых и транкинговых систем радиосвязи, они вполне достаточны для локальных сетей, обслуживающих несколько сотен абонентов.

Разделение групп абонентов

Наиболее распространенным применением сигнальных систем является разделение групп абонентов, работающих на одном радиочастотном канале.

Дефицит ресурсов радиочастотного спектра знаком практически всем пользователям средств подвижной радиосвязи. Нередко для локальной сети радиосвязи, развернутой на ограниченной территории, выделяется всего одна частота, а существует необходимость организации в рамках этой сети работы нескольких независимых подвижных групп абонентов под управлением общего диспетчера. В качестве примера такой сети можно привести сеть радиосвязи промышленного объекта, где независимыми группами являются подразделения пожарной безопасности, охраны, контроля сигнализации и т. п. Поскольку, как правило, средняя интенсивность работы абонента в подобной сети не велика (обычно не более 1…2 связей в минуту при средней длительности сообщения 5...7 с), то с помощью сигнальных систем возможна организация независимой работы нескольких групп на общем частотном канале с раздельной доставкой сообщений. В этом случае разделение групп наиболее удобно осуществлять с помощью подтональных систем сигнализации, например, CTCSS. Все абоненты работают на одном радиоканале, но каждая группа использует свою подтональную частоту, за счет чего абоненты одной группы не слышат переговоры, ведущиеся другими пользователями. Приемлемый уровень вероятности блокировки канала связи при такой организации достигается, если суммарное количество абонентов на одном радиочастотном канале не превышает 20…50 человек. Диспетчер сети может прослушивать переговоры абонентов всех групп, организовав сканирование по каналам, представляющим совокупность рабочей и подтональной частот.

Применение CTCSS может оказаться очень полезным и в тех ситуациях, когда один радиочастотный канал выделен на вторичной основе нескольким организациям, зоны использования средств радиосвязи которых могут пересекаться. В этом случае использование своего индивидуального кода CTCSS позволит не отвлекаться на чужие вызовы.

Защита от несанкционированного доступа

Сигнальные системы могут использоваться для защиты от несанкционированного доступа к стационарным радиосредствам сети связи, в частности, к ретрансляторам. Встроенный в ретранслятор модуль обеспечит доступ к каналу ретрансляции только тем абонентам, радиостанции которых оснащены таким же модулем и используют аналогичный код данной сигнальной системы.

Использование простых подтональных систем сигнализации для дистанционной инициализации ретранслятора защитит от возможных помех по каналу приема ретранслятора (помеха не будет ретранслироваться и занимать канал связи).

При необходимости защиты от несанкционированного доступа более эффективно применение тональных систем сигнализации, которые позволяют обеспечить большее количество кодовых комбинаций. Так, злоумышленник легко определит одну из сорока частот CTCSS методом простого перебора. Подобный же перебор при использовании DTMF или Select V с 3-4 символами в стартовой посылке представляется гораздо более трудоемкой задачей.

Передача коротких сообщений

Использование тональных систем сигнализации позволяет обеспечить в конвенциональных сетях передачу коротких сообщений. В настоящее время существуют радиостанции, в которых реализована данная функция. С их помощью можно передать и принять короткое буквенно-цифровое сообщение.

Естественно, что такие радиостанции должны быть оснащены не только модулями DTMF или Select V, но и клавиатурой для набора сообщения и дисплеем для его просмотра.

Выход на телефонную сеть

С помощью тональной системы сигнализации DTMF можно организовать связь подвижных абонентов с абонентами телефонной сети. В этом случае к стационарной радиостанции (или ретранслятору) подключают телефонный интерфейс, а абонентские снабжают клавиатурой для набора номера и модулем DTMF. На абонентских радиостанциях выделяют отдельный канал выхода в телефонную сеть. На данном канале радиостанция должна работать в режиме двухчастотного или одночастотного симплекса. Взаимодействие абонентов телефонной и радио сетей происходит обычным образом.

 

Литература: А. Соколов, В. Андрианов "Альтернатива сотовой связи: транкинговые системы", СПб., БХВ-Петербург; Арлит, 2002.

 

В начало

Контакты

Наш адрес: 620028,
Екатеринбург, ул.Кирова, д. 34, оф. 102

Телефон/Факс: (343) 355-56-96, 355-56-97,

E-mail: ural-radio@mail.ru