Автоматические системы управления и связь

 

Радиостанция  «Заря Н-40» предназначена для  бесподстроечной двухсторонней связи в структурных подразделениях пожарной охраны. Обеспечивает вызов и симплексную радиосвязь между собой и с однотипными радиостанциями «Лён», «Маяк», «Вилия». Дальность связи между абонентами с носимыми радиостанциями 8–10 км, между носимой и стационарной – до 20 км в зависимости от условий местности и высоты расположения антенны.

 

Радиостанция  имеет следующие функциональные возможности:

– световую индикацию включения и работы в режиме передачи;

– звуковую и световую индикацию разряда  аккумуляторов;

– передачу и приём сигнала тонального вызова;

– ступенчатую  регулировку громкости.

– экономичный режим дежурного  приёма с включённым шумоподавителем.

Основные  технические характеристики радиостанции «Заря Н-40» представлены в табл. 3.4 [8].

Подразделения пожарной охраны используют радиостанции ВЭБР-40/8 и ВЭБР–160/9, работающие соответственно в диапазонах 40 и 160 МГц. Подразделениям пожарной охраны рекомендуется применять  радиостанции совместно с манипулятором  и кожаным чехлом № 2, а также  совместно с гарнитурой ГП-1.

Различные виды манипуляторов применяются  для облегчения работы радиостанций в различных условиях. На рис. 3.7 [9] приведены внешний вид манипулятора и способ его подключения. Радиостанция с манипулятором может эксплуатироваться  в кожаном чехле.

 

Таблица 3.4

 

Основные  технические характеристики радиостанции «Заря Н-40»

 

Диапазон частот	33–48,5; 57–57,5; 146–174 МГц
Количество каналов	До 80
Разнос между каналами	25 кГц
Мощность передатчика	1,0 Вт
Чувствительность приёмника	Не хуже 0,25 мкВ
Напряжение питания	12 В
Диапазон рабочих температур	–30…+ 50 °С
Габаритные размеры	241  45  70 мм
Масса	0,85 кг (с аккумулятором)

 

 

Гарнитура ГП-1 имеет выносную тангету, которую можно нажимать через огнезащитную одежду и малогабаритный корпус, в котором установлен микрофон и громкоговоритель. Микрофон и громкоговоритель в малогабаритном корпусе крепятся на шее оператора и обеспечивают передачу речи и громкий приём сигналов. Имеются гарнитуры для пожарных, обеспечивающие работу радиостанций при использовании противогазов.

 

Рис. 3.7. Внешний вид манипулятора

 

Носимые радиостанции предназначены в основном для  организации связи на месте пожара. Кроме того, они могут использоваться в подразделениях пожарной охраны, занимающихся профилактикой. Радиостанции этого типа обеспечивают от одной  аккумуляторной батареи не мене восьми часов непрерывной работы при  соотношении времени приёма ко времени  на передачу 8 : 1. 

 

 

3.2. Особенности построения сетей  радиосвязи с подвижными объектами

 

3.2.1. Принципы построения сотовых и транкинговых сетей 

 

Радиосвязь  организуется не только с помощью  сетей фиксированной радиосвязи, но и с использованием сетей с  подвижными объектами (СРПО).

Сеть радиосвязи с подвижными объектами – это  совокупность технических средств, с помощью которых можно предоставлять  подвижным объектам связь между  собой и  с абонентами телефонной сети. Она предназначена для обслуживания абонентов при международном, национальном и региональном передвижениях (роуминг) и позволяет обеспечивать связь между абонентами при пересечении ими границ разных географических зон.

Сети радиосвязи с подвижными объектами классифицируются по нескольким признакам (рис. 3.8) [2]. Технологические  СРПО принадлежат определённым ведомствам и службам (газовая промышленность, железнодорожный транспорт, скорая помощь, пожарная охрана и др.). Они  предназначены для предоставления услуг радиосвязи ограниченному  контингенту физических и юридических  лиц.

 

 

Рис. 3.8. Классификация  сетей радиосвязи с подвижными объектами

 

Технологические СРПО подразделяются на диспетчерские, транкинговые и радиосети передачи данных. Диспетчерские СРПО предназначены для радиотелефонной связи должностных лиц органов управления с подчинёнными подвижными объектами, а также абонентов между собой.

Сотовые СРПО относятся к общедоступным  сетям наземной радиосвязи с подвижными объектами, которые предоставляют  абонентам все виды услуг обычной  телефонной связи. Они построены  в виде совокупности сетей, покрывающих  обслуживаемую территорию, в которых  для обеспечения эффективного использования  выделенного частотного ресурса  и высокой ёмкости сети применяется  повторное использование частот.

Транкинговые (радиальные и радиально-зоновые) сети предназначены для предоставления услуг связи в основном абонентам ведомственных сетей на базе реализации многостанционного доступа к небольшому числу радиоканалов с ограниченным выходом или без выхода на телефонную сеть общего пользования. Транкинговые сети позволяют заменить сети радиосвязи с фиксированным распределением частот и осуществить интеграцию в рамках одной сети связи различных групп пользователей с целью повышения эффективности применения радиочастотного спектра.

С топологической точки зрения сеть сотовой связи  строится в виде совокупности ячеек, или сот, покрывающих обслуживаемую  территорию. Общая структура сети сотовой радиосвязи с подвижными объектами показана на рис. 3.9 [2].      

 

 

Рис. 3.9. Структура  сотовой сети радиосвязи

 

Сотовая структура сети основана на принципе повторного использования частот –  главном принципе сотовой сети. Элементами сотовой сети, кроме того, являются:

– центр  коммутации;

– базовые  станции;

– подвижные  станции, или абонентские радиотелефонные  аппараты.

Базовая станция (БС) сотовой связи обслуживает  все подвижные станции в пределах своей ячейки, при этом ресурс для  установления соединений базовая станция  предоставляет по требованию подвижных  абонентов, как правило, на равноправной основе.

При перемещении  абонента из одной ячейки в другую происходит передача его обслуживания от одной базовой станции к  другой. Все базовые станции сети, в свою очередь, замыкаются на центр  коммутации, с которого имеется выход  в единую сеть электросвязи РФ.

В настоящее  время широко используется общеевропейский  стандарт GSM-900. В этом стандарте передатчики подвижных станций работают в диапазоне частот 890–915 МГц, передатчики базовых станций – в диапазоне 935–960 МГц. Между диапазонами приёма и передачи предусмотрен постоянный разнос в 45 МГц. Каждый из поддиапазонов разбит на 124 частотных канала с шагом 200 кГц. Максимальная дальность связи 35 км.

В стандарте  GSM обеспечивается высокая степень безопасности передаваемых сообщений за счёт их шифрования по алгоритму шифрования с открытым ключом. Функциональное сопряжение элементов системы осуществляется рядом интерфейсов.

В технологии построения транкинговой связи используется принцип, при котором конкретный канал закрепляется для каждого сеанса связи индивидуально в зависимости от распределения нагрузки в системе, а трафик нагрузки в основном замыкается внутри сетей. Выход абонентов на сеть телефонной связи общего пользования (ТфОП) ограничен. 

В настоящее  время используют радиальные и радиально-зоновые транкинговые сети.  Такая сеть включает:

– базовую станцию, состоящую из антенно-фидерного устройства, модулей приёмопередатчиков, контроллеров для каждого модуля приёмопередатчика и базового контроллера;

– зоновое оборудование (станцию), состоящее из автономных ретрансляторов, соединительных линий с сетью общего пользования и контроллеров;

– оборудование управления, состоящее из системного терминала «менеджер системы», пультов диспетчера.

В транкинговых сетях, построенных по радиальному принципу, весь канальный ресурс закрепляется за одной центральной базовой станцией (ЦРС). Антенна такой станции размещается в наиболее высокой точке предполагаемого обслуживания рис. 3.10 [2]. Примером такой архитектуры является советская сеть радиосвязи «Антей», созданная в 1960 г.

 

 

Рис. 3.10. Структура транкинговой сети, построенной по радиальному принципу

 

Рассматриваемая схема имеет ряд недостатков, в частности, для расширения зоны обслуживания необходимо увеличить  мощность абонентской станции (АС), что соответственно повышает общий  уровень помех.

При небольшом  количестве абонентов увеличения зоны обслуживания можно добиться, используя  радиально-зоновый принцип. Формируется так называемая односотовая сеть с несколькими точками размещения антенн и с вещанием на общей волне. В этом случае наряду с главным пунктом размещения антенны (УКС) имеется ряд вспомогательных пунктов (ЗКС), соединённых линиями связи с главным (рис. 3.11) [2].

 

 

 

                  

Рис. 3.11. Структура транкинговой сети, построенной по радиально-зоновому принципу

 

В общем случае технология построения транкинговых сетей предусматривает следующее:

– использование метода свободного выбора незанятого канала радиодоступа из выделенного в каждой зоне обслуживания пучка каналов. Это достигается образованием общего для всех пользователей в каждой зоне служебного (сигнального) канала, по которому в соответствующую базовую станцию поступают сигналы вызовов, включая идентификацию вызываемого абонента, а также номер вызывающего абонента;

– они не обеспечивают непрерывной связи при пересечении абонентами границ зон радиоприкрытия базовых станций. «Эстафетная передача» заменена операцией повторного вхождения в сеть при ухудшении качества связи, обусловленного переходом пользователя из одной зоны в другую;

– наделение  базовых станций функциями локального управления сотами путём непосредственного  соединения абонентов, находящихся  в зоне обеспечения, через локальный  коммутатор, а также подключением подвижных пользователей к местной  автоматической телефонной станцией (АТС), имеющей прямые выходы на локальный  коммутатор базовой станции или  через диспетчерский пункт.

 

3.2.2. Принципы построения цифровых сетей передачи данных

 

Цифровые  коммуникации более надёжны, чем  аналоговые, они обеспечивают большую  целостность каналов связи, позволяют  эффективно внедрять механизмы защиты данных, основанные на их шифровании. Как  было отмечено выше, наиболее распространённой в настоящее время технологией  является ISDN, в которой применяются цифровые абонентские каналы. Кроме того, при создании ISDN используется имеющаяся  инфраструктура телефонных сетей.

Активно развивается  технология цифровых абонентских линий (DSL). Данная технология обеспечивает высокоскоростную передачу данных на коротком участке витой пары, соединяющей абонента, использующего xDSL-модем, с ближайшей АТС.

Модификацией  технологии DSL является ADSL, которая разрабатывалась специально для обеспечения доступа к информационным ресурсам сети Интернет. Асимметричность состоит в увеличении скорости передачи в одном направлении за счёт снижения скорости в другом. При передаче информации из сети абоненту скорость может достигать 8 Мбит/с, а в обратном направлении – 1,5 Мбит/с. Эта технология даёт возможность использования канала связи для передачи данных и ведения телефонных переговоров. Обычно ADSL-модемы, подключаемые к обоим концам линии между абонентам и АТС, образуют на основе частотного разделения три виртуальных канала: быстрый канал передачи данных из сети абоненту, менее быстрый канал передачи от абонента в сеть и обычный канал телефонной связи для телефонных разговоров.

Общая структура  цифровой сети интегрального обслуживания (ЦСИО) показана на рис. 3.12 [2]. Из рис. 3.12 видно, что абоненты существующих (аналоговых сетей) могут соединяться с абонентами ISDN через устройство сопряжения сетей (шлюз).

 

              

 

Рис. 3.12. Структурная схема ЦСИО

 

Для управления цифровыми сетями интегрального  обслуживания используется ряд протоколов управления сетью, к числу которых  относятся:

– SNMP (простой протокол управления сетью);

– TNM (сеть управления связью);

– CORBA (общая архитектура брокера объектных запросов).

SNMP разрабатывался для управления относительно простыми сетями на базе протоколов Интернет. В Интернет служебная информация передаётся по той же сети, которая является объектом управления. В SNMP применяются упрощённые базы данных (БД). Они не поддерживают иерархии наследования и вложений, а используют только понятия классов и экземпляров. SNMP основан на процедуре периодического опроса, поэтому изменение трафика предсказуемо. Система управления сетью, реализуемая с помощью SNMP, показана на рис. 3.13 [2].