Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Тенденция развития мобильной связи в пожарной охране

План

Мобильность составляющая современной жизни

Классификация систем подвижной связи

1. Сотовые средства связи

2. Транковые средства связи

3. Спутниковая связь

4. Пейджинговые средства связи

III. Тенденция развития мобильной связи в пожарной охране.

I. Мобильность составляющая современной жизни

В настоящее время во многих капиталистических станах, а также в ряде развивающихся стран ведется интенсивное внедрение мобильных средств связи (МСС) общего пользования. Они предназначены для обеспечения подвижных и стационарных объектов телефонной связью и передачей данных. В МСС подвижными объектами являются либо наземные транспортные средства, либо непосредственно человек, находящийся в движении и имеющий портативную абонентскую станцию (подвижный абонент). Возможность передачи данных подвижному абоненту резко расширяет его возможности, поскольку кроме телефонных сообщений он может принимать телексные и факсимильные сообщения, различного рода графическую информацию (планы местности, графики движения и т.п.), медицинскую информацию и многое другое. Особое значение МСС приобретают в связи с активным внедрением во все сферы человеческой деятельности персональных компьютеров, разнообразных баз данных, сетей ЭВМ. Доступ к ним через МСС позволит подвижному абоненту оперативно и надежно получить необходимую информацию. Соответственно возрастет и роль систем связи, повысятся требования к качеству передачи информации,

пропускной способности, надежности работы.

Увеличение объема информации потребует сокращения времени доставки и получения абонентом необходимой информации. Именно поэтому уже сейчас наблюдается устойчивый рост мобильных средств радиосвязи (автомобильных и портативных радиотелефонов), которые дают возможность сотруднику той или иной службы вне рабочего места оперативно решать производственные вопросы. Радиотелефон перестал быть символом престижа и стал рабочим инструментом, который позволяет более эффективно использовать рабочее время, оперативно управлять производством и постоянно контролировать ход технологических процессов, что обеспечивает дополнительные доходы при использовании радиотелефона в производстве.

Внедрение МСС 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 мобильными роботами, распределенными на большой территории и входящими в состав гибких автоматизированных систем управления.

Использование системы радиосвязи с подвижными объектами

можно разделить на следующие классы:

ведомственные (или частные) системы подвижной связи (ВСПС);

сотовые системы подвижной связи (ССПС);

системы персонального радиовызова (СПРВ).

Исторически впервые в эксплуатации появились ВСПС, так как в условиях ограничений на использование радиосвязи возможность ее применения для связи с подвижными абонентами предоставлялась государственным, ведомственным или крупным частным организациям (полиция, пожарная охрана, такси и т. п.). Для вызова подвижного абонента (внутри ограниченной зоны обслуживания) стали использоваться СПРВ. Появившиеся совсем недавно ССПС являются принципиально новым видом систем связи, так как они построены в соответствии с сотовым принципом распределения частот по территории обслуживания (территориально-частотное планирование) и предназначены для обеспечения радиосвязью большого числа подвижных абонентов с выходом на телефонную сеть общего пользования (ТФОП). Если ВСПС создавались (и создаются) в интересах узкого круга абонентов, то ССПС за рубежом стали использоваться в интересах широких кругов населения.

II. Классификация систем подвижной связи

Сотовые средства связи

Свое название ССС получили в соответствии с сотовым принципом организации связи, согласно которому зона обслуживания (территория города или региона) делится на большое число малых рабочих зон или сот в виде шестиугольников. В центре каждой рабочей зоны расположена базовая станция (БС), осуществляющая связь по радиоканалам с многими абонентскими станциями (АС), установленными на подвижных объектах, находящихся в ее рабочей зоне. Базовые станции соединены проводными телефонными линиями связи с центральной станцией (ЦС) данного региона, которая обеспечивает соединение подвижных абонентов с любыми абонентами телефонной сети общего пользования (ТФОП) с помощью коммутационных устройств. При перемещении подвижного абонента из одной зоны в другую производится автоматическое переключение канала радиосвязи на новую базовую станцию, тем самым осуществляется эстафетная передача подвижного абонента от передающей к последующей (соседней) базовой станции. Управление и контроль за работой базовых и абонентских станций осуществляется ЦС, в памяти ЭВМ которой сосредоточены как статические, так и динамические данные о подвижных объектах и состоянии сети в целом.

В отличие от централизованных в сотовых сетях подвижной связи радиосвязь базовой станции с абонентской станцией осуществляется в пределах малой рабочей зоны, что позволяет многократно использовать одни и те же частоты в зоне обслуживания. Число абонентов в ССС определяется пропускной способностью и числом БС, равным числу рабочих зон, которое возрастает по квадратическому закону с уменьшением радиуса рабочей зоны R при постоянном радиусе зоны обслуживания R0. Если десять лет назад радиус рабочей зоны в ССС был равен 5-15 км, то в настоящее время он равен 200 м. Так уменьшение радиуса рабочей зоны с 30 до 0,5 км позволит увеличить в 3600 раз число подвижных абонентов, оснащенных радиосвязью и имеющих возможность выхода на ТФОП. Следовательно, эффективность использования спектра радиочастот в ССС во много раз выше, чем в централизованных системах подвижной связи, что позволит в

перспективе обеспечить управление большим числом наземных подвижных объектов.

С уменьшением радиуса рабочей зоны появляется возможность уменьшить мощность передатчиков и чувствительность приемников, что значительно улучшит электромагнитную совместимость (ЭМС) абонентов в ССС и ЭМС между ССС и другими системами, использующими определенные спектры радиочастот, а также позволит снизить стоимость и габаритные размеры абонентской станции, обеспечить доступ к базам данных и ЭВМ.

Отмеченные преимущества позволяют уже в настоящее время повысить оперативность управления и контроля в работе подведомственных предприятий и организаций, улучшить качество технологических процессов в системах с большим числом транспортных средств.

Стремительный рост объемов передаваемой информации требует значительного сокращения времени доставки и обработки абонентом необходимой информации. Это одна из причин быстрого роста мобильных средств связи на базе ССС.

Внедрение ССС означает появление принципиально нового вида связи - массовой радиотелесвязи, т.е. нового вида услуг. Уже сейчас абонентский терминал ССС - сотовый радиотелефон (СРТ) -признается многими зарубежными экспертами первичным терминалом, которым абонент пользуется как в стационарном состоянии (дома, на службе), так и в движении. Широкое внедрение портативных СРТ в перспективе позволит обеспечить каждого человека персональным телефоном со своим индивидуальным номером.

Создание систем массовой радиотелесвязи с большим числом

подвижных абонентов, большой пропускной способностью и высоким

качеством приема сообщений возможно только при использовании

сотового принципа построения системы связи. Этим и объясняется

повышенный интерес к ССПС.

Действующие в настоящее время зарубежные ССС по сравнению с централизованными сетями имеют следующие преимущества:

- большое число абонентов;

- высокое качество передачи телефонных сообщений и данных;

- возможность связи с ЭВМ и базами данных;

- высокая эффективность использования спектра радиочастот и

- лучшая электромагнитная совместимость с другими радиотехническими системами.

Использование ССС широким кругом потребителей в отраслях транспорта, связи, энергетики, строительства, сферы обслуживания, ремонта и др. приносит существенный экономический эффект. По оценкам экспертов США ежегодные доходы от внедрения и эксплуатации ССС в США достигают 2 млрд. дол.

Зарубежные эксперты отмечают возможность создания ССС без значительных начальных капитальных затрат. Сначала ССС создаются с крупными рабочими зонами (радиус зон порядка 10 км) и относительно небольшим числом абонентов. По мере поступления доходов и роста числа заявок на СРТ размеры зон уменьшаются и увеличивается число абонентов. При этом постоянно наращивается объем типового оборудования базовых станций, АТС и центральной станции за счет доходов от использования ССС действующими абонентами. Поэтому первоначальные, капитальные затраты могут быть значительно меньше полных затрат, приходящихся на максимальное число абонентов.

NMT 450

Один из самых первых стандартов сотовой связи, разработанный в начале 80-х гг. Пришел к нам из Скандинавии, а именно из Финляндии. Наибольшее распространение получил в той же Скандинавии, странах бывшего соцлагеря, практически на всем постоветском пространстве, а также в Юго-Восточной Азии. У NMT-450 есть как преимущества, так и серьезные недостатки.

Среди несомненных плюсов стандарта – хорошая совместимость с аналоговыми система связи, низкая стоимость базового оборудования, большая территорию покрытия при сравнительно небольших затратах, а также использование единой системы нумерации, что позволяет обеспечивать автоматический роуминг по всей территории действия сети. Последнее обстоятельство особенно важно при построении сети сотовой связи в масштабах страны. Именно так и было это сделано в России при построении федеральной сети «СОТЕЛ». В данную сеть «вошли» практически все операторы стандарта NMT-450 в нашей стране, что, конечно, привлекает в ряды пользователей NMT людей, которым требуется сотовая связь во время поездок по России.

Но помимо плюсов у NMT-450 есть и ряд существенных недостатков. Во-первых, это недостаточно высокое качество связи (даже в так называемой зоне «уверенного приема»), во-вторых, территория по которой могут перемещаться наши абоненты, пользуясь роумингом, вне пределов России ограничена. Несмотря на эти два минуса, операторы NMT-450 в нашей стране имеют довольно устойчивую клиентуру и вовсе не собираются

садиться в долговую яму. В Москве и области стандарт NMT-450 представляет «Московская Сотовая Связь» (кстати, старейший оператор на столичном рынке сотовой связи. На сегодняшний день – 3-е место по числу абонентов).

GSM-900

(Global System for Mobile communications). Полностью цифровой стандарт (диапазон частот 890-960 Мгц), изначально разрабатывавшийся как стандарт сотовой связи для объединенной Европы. С 1991 г. получил широкое распространение в Европе, Австралии, Африке, на Среднем Востоке. К сегодняшнему дню стал наиболее распространенным стандартом сотовой связи.

Основное преимущество стандарта заключалось прежде всего в цифровом кодировании сигнала, которое позволило избавиться от многих помех в радиопередаче, а значит — дать лучшее качество связи в местах плотной застройки, и обеспечить конфиденциальность переговоров. У телефонных аппаратов стандарта GSM меньшие по сравнению с аппаратами аналоговых стандартов размеры и вес при большем времени работы без подзарядки аккумулятора.

GSM-1800

(Global System for Mobile communications) — модификация стандарта GSM-900. Абсолютно идентичен ему по свойствам. Сотовые телефоны в данном стандарте работают в диапазоне 1710-1880 Мгц. Высокая рабочая частота обуславливает меньший радиус соты, что наряду с использованием широкой полосы частот облегчает обслуживание зон с высокой плотностью абонентов. Системы, поддерживающие

GSM-1800, идеально подходят для мегаполисов, но экономически невыгодны для обширных территорий из-за необходимости установки большого числа базовых станций.С появлением двухдиапозонных телефонов GSM-900/1800 появилась возможность создавать комбинированные сети, в которых каждый из частотных диапазонов применяется там, где его свойства оптимальны.

Основное достоинство стандарта GSM для пользователя — наибольший ассортимент всевозможных услуг и качество связи. В большинстве жизненных ситуаций выбор приходится на операторов именно этого стандарта. Предпочтения другим стандартам делаются только в силу каких-либо особых условий — например, когда не нужны многие услуги GSM, включая роуминг, а цены оператора сети D-AMPS ниже.

2. Транковые средства связи

Транковые радиотелефонные системы стали создавать, когда по мере развития подвижной радиосвязи стало ясно, что выделение рабочих частот отдельным потребителям приводит, с одной стороны, к перегрузке диапазона рабочих частот а, с другой - к неэффективному его использованию. Появилась необходимость объединить различных пользователей, предоставив им возможность работать по принципу городской телефонной сети -общий доступ к ограниченному числу каналов связи. Это привело к созданию автоматизированных систем радиотелефонной связи с равнодоступными каналами.

Основными требованиями, которым должна удовлетворять профессиональная система подвижной радиосвязи для органи-зации оперативных сетей в подразделениях ГПС, являются:

- обеспечение связи в заданной зоне обслуживания;

- высокий уровень вероятности установления связи при усло-вии отсутствия данных о местонахождении подвижных абонентов;

- возможность взаимодействия отдельных групп абонентов и возможность циркулярной связи;

- оперативность управления связью, в том числе -обеспечение управления на различных уровнях, обеспечение связи через центры управления, возможность приоритетного установления каналов связи;

- безопасность в отношении подслушивания.

Транковые системы наиболее полно удовлетворяют этим требованиям.

Под термином транкинг понимается метод свободного доступа абонентов к общему частотному ресурсу. Этот метод управления распределением каналов обеспечивает автоматическое выделение абоненту свободного канала в системе, что минимизирует время ожидания и обеспечивает большую пропускную способность связи при том же количестве радиоканалов, за счет того, что вероятность одновременной занятости всех каналов системы относительно невелика (особенно в больших системах).

Метод транкинга 6азируется на предположении, что каждый абонент системы использует радиоканал в течение небольших периодов времени и большое количество абонентов не используют систему одновременно. В разных транковых системах могут быть использованы различные методы автоматического распределения каналов. Различают транковые системы с последовательным (сканирующим) поиском свободного канала связи и с выделенным каналом управления. Сканирующий транкинг характеризуется значительным временем установления канала связи и может быть рекомендован при небольшом количестве каналов (до 5-8). Наиболее распространенным видом связи являются системы с выделенным каналом управления, использующие стандарты МРТ-1327, МРТ-1317, МРТ-1343 и МРТ-1347, разработанные первоначально в диапазонах частот 174-225 МГц и распространенные позже на другие диапазоны.

Известны также транковые системы с совмещенным каналом управления, когда для передачи сигналов управления используется участок информационной полосы частот, расположенный ниже спектра частот речевого сигнала. Выбор стандарта является основным вопросом при создании транковых систем. Рассмотрим наиболее распространенные стандарты транковых систем.

Стандарт LTR

В системе LTR, разработанной фирмой Е.Р.Johnson и широко используемой во всем мире в диапазонах 800 и 900 МГц, также используется метод транкинга без выделенного канала управления. Управление системой производится одновременно с радиообменом по тем же радиоканалам цифровыми пакетами на поднесущей частоте 150 Гц, т. е. используется совмещенный канал управления.

Каждый пользователь в данной системе имеет "адрес", состоящий из номера ретранслятора, в котором его радиостанция находится постоянно и ожидает команд от базовых контроллеров системы (Home repeater), и уникального идентификатора в пределах этого ретранслятора. За каждым ретранслятором может быть закреплено до 250 пользователей, таким образом четырехканальная система может иметь до 1000 пользователей. Максимальное количество каналов - 20.

Базовое оборудование этой системы представляет собой несколько ретрансляторов, к которым подсоединены контроллеры (Logic drawer). Контроллеры связаны между собой высокоскоростной шиной данных (коаксиальный кабель), благодаря которой осуществляется взаимодействие между каналами. Кроме того, в системе могут быть установлены интерфейсы взаимодействия с телефонной линией RIC (Repeater interconnect) и контроллер, осуществляющий проверку идентификаторов-пользователей для исключения несанкционированного использования системы.

Цифровые пакеты, постоянно передаваемые в каждом канале, содержат команды управления системой и информацию о свободных каналах системы, таким образом все радиостанции системы постоянно имеют информацию о состоянии системы. Когда пользователь пытается вызвать другого пользователя, его радиостанция проверяет занятость его базового ретранслятора и, если он свободен, использует его для вызова. В том случае, если этот канал занят, для вызова используется канал, объявленный свободным в цифровых пакетах, передаваемых ретранслятором. Радиостанция автоматически переходит в выбранный канал и передает цифровой запрос на соединение. При успешном приеме базовым контроллером запроса на соединение он передает по шине данных информацию для контроллера вызываемого абонента, который, в свою очередь, передает вызываемому абоненту команду на переход в выделенный для этого сообщения канал.

В случае прихода вызова на одного из пользователей в потоке данных его контроллером выдается команда на переход радиостанции на канал, выделенный системой для данной передачи. После того как радиостанция выполнит эту команду, шумоподавитель ее открывается и пользователь слышит передаваемую ему информацию.

При выходе из строя базовой аппаратуры одного из каналов системы остальная часть системы продолжает функционировать нормально. Кроме того, некоторые типы радиостанции могут быть

запрограммированы на сканирование нескольких ретрансляторов, на каждом из которых у данной станции есть свой идентификатор. Это позволяет обеспечить гарантированный доступ к пользователю по резервному "адресу" даже в случае неисправностей в системе.

Все вышеописанные процедуры установления связи происходят полностью автоматически, без вмешательства пользователя и занимают незначительное время. От пользователя требуется только выбрать "адрес" абонента, с которым ему необходимо связаться и, дождавшись подтверждающего сигнала, начинать радиообмен.

Кроме передачи голосовых сообщений, система, после оборудования специальными модемами, может быть использована и для передачи данных между мобильными терминалами и (или) базовыми станциями.

Кроме того, системы, построенные на базе LTR, имеют возможность объединения нескольких автономных территориально разнесенных систем и организации передачи пользователя из одной системы в другую (roaming): например, при переезде пользователя из одного города в другой он может принимать и отправлять сообщения через другую систему, как будто он находится в своем городе.

Стандарт МРТ-1327

Наиболее широко известным протоколом работы транковых систем является МРТ-1327 - европейский стандарт с выделенным каналом управления (Control Channel). Этот стандарт определяет в основном протоколы сигнализации и может быть применен в сетях различной конфигурации и для различных частотных диапазонов. Известны две разновидности транковых систем протокола МРТ 1327:

- системы с архитектурой централизованного управления;

- системы с архитектурой распределенного (децентрализованного)управления.

Системы, базирующиеся на стандарте МРТ-1327, могут иметь как одну точку установки базового оборудования, так и несколько связанных между собой, перекрывающих значительную территорию и поддерживающих передачу пользователя с одного узла на другой, а также связь пользователей, находящихся в зонах действия разных узлов. В одной точке может быть установлено до 24 каналов (включая канал управления). В случае занятости всех каналов канал управления также используется для радиообмена, но при освобождении любого "обычного" канала происходит автоматический перевод связи на освободившийся канал и восстановление функций канала управления. В случае выхода из строя аппаратуры канала управления его функций автоматически берет на себя другой канал системы. При выходе из строя аппаратуры любого из "обычных" каналов данный канал автоматически отключается и система продолжает работу с меньшим количеством каналов до устранения неисправности.

После включения радиостанция пользователя начинает сканирование запрограммированных каналов и, найдя канал управления, производит в нем регистрацию. Благодаря этому система всегда имеет информацию о местоположении пользователя и может перенаправлять поступающие вызовы на соответствующий узел системы. В том случае, когда при перемещении пользователя прием канала управления становится неустойчивым, радиостанция вновь производит сканирование с целью поиска канала управления другого узла с более выгодными условиями приема. Найдя такой канал, радиостанция вновь производит регистрацию в нем, что обеспечивает постоянную доступность абонента при его перемещении в зоне обслуживания радиосистемы.

Аппаратура, соответствующая данному стандарту, выпускается на диапазоны 66-88, 136-174, 175-225, 330-380, 400-520, 800-960 МГц. Кроме передачи голосовой информации возможна также передача данных с использованием дополнительного оборудования. Также при использовании некоторых типов радиостанций, оборудованных дисплеями, может быть организована передача коротких алфавитно-цифровых сообщений через канал управления.

Аппаратура, предназначенная для использования в системах данного стандарта, содержит в себе уникальный код (Electronic Serial Number) программируемый на заводе и недоступный для изменения пользователем, что позволяет отслеживать несанкционированных пользователей, а также абонентов, использующих похищенную аппаратуру.

По сравнению с системами 6ез управляющего канала (SmartTrunk II, "Алтай" и др.) системы МРТ-1327 обеспечивают более быстрое установление связи и целый ряд дополнительных удобств, таких, как возможность передачи данных на борт мобильного объекта, построение многосотовых систем связи, выявление и эффективное устранение нелегальных абонентов и т. д.

3. Cпутниковая связь

В нашей стране немало компаний занимаются созданием спутниковых сетей различных типов и уже обеспечивают (или обещают обеспечить) разнообразные услуги связи. Кроме известных зарубежных корпораций, в числе которых Space Systems/Loral, Globalstar L.P., Qualcomm, Alcatel, Motorola, Iridium, ICO и Inmarsat, на этом рынке активно выступают и отечественные компании, причем не только коммерческие фирмы, но и крупные ведомственные структуры типа РАО "Газпром" (спутниковая система "Ямал"), Центробанк (система "Банкир") и ГП "Космическая связь" (система NEC NEXTAR BOD VSAT-AA/TDMA).

Многие проекты спутниковых систем классифицируются в первую очередь по типу применяемых спутниковых группировок: геостационарные, средневысотные и низкоорбитальные. Наибольшее количество проектов (и все реально существующие спутниковые системы связи) используют геостационарные космические аппараты, которые, располагаясь на высоте примерно 36 тыс. км, постоянно находятся над определенной точкой земной поверхности и обеспечивают обслуживание абонентов без перерывов, обусловленных взаимным перемещением спутника и терминала пользователя. Срок службы такого спутника - 10-15 лет, а зона обслуживания - 41% поверхности Земли. Система из трех спутников позволяет охватить всю земную поверхность, кроме высокоширотных районов. Сейчас в ведомственных сетях России действует более 200 наземных станций, предназначенных для работы с геостационарными спутниками, - по оценкам Минсвязи РФ, их число к 2000 году достигнет 1000.