Современное состояние систем радиосвязи

Тенденции развития современной связи предполагают объединение фиксированных и мобильных услуг Сети сотовой подвижной связи динамично развиваются во всех странах мира и уже охватывают территорию, на которой проживает около 60 процентов населения Земли. Количество абонентов сотовой связи к 2002 году превысило число абонентов стационарных сетей связи. Эксперты предполагают, что в 2005 году число абонентов сотовой связи может достигнуть 1,8 млрд.

Этапность развития систем, сетей и средств радиосвязи определяется возможностью предоставления потребителям соответствующего набора услуг. Документы МСЭ определяют три класса услуг: низко-, средне- и высокоскоростные.

На сегодняшний день уже сформировалась основная идея построения телекоммуникационных сетей - переход на интегрированные мультисервисные сети с пакетной коммутацией. Так как объем трафика данных превосходит телефонный, то, очевидно, что сети с коммутацией пакетов станут доминирующими. Доставка по единой сетевой инфраструктуре, базирующейся на коммутации пакетов, такого разнородного трафика, как данные, голос и видео, является перспективным направлением для разработчиков и потребителей услуг радиосвязи.

Транкинговые системы связи обеспечивают явные преимущества для отдельных групп потребителей и реализуют новые возможности. В транкинговых сетях могут быть реализованы все виды вызовов: прямая радиосвязь между абонентами без использования инфраструктуры сети, динамическая перегруппировка абонентов, режим "двойного наблюдения" и т.д.

Современные средства беспроводной связи вошли в повседневную жизнь и стали ее неотъемлемым атрибутом. Прогресс в этой области настолько быстро идет вперед, что способы передачи информации, казавшиеся пять-десять лет назад недостижимыми, сегодня становятся уже устаревшими.

При проектировании и построении систем радиосвязи прежде всего следуют приоритетным целям и задачам, которым эти системы должны соответствовать, например, радиус зоны радиосвязи, количество абонентов системы, возможность выхода в городскую телефонную сеть общего пользования.

Дальность радиосвязи определяют два фактора: условия распространения радиоволн обозначенного диапазона и технические характеристики используемого оборудования. Среди основных диапазонов, используемых в радиосвязи выделяют следующие: длинные волны и средние волны, способные обогнуть земную поверхность, короткие волны, отражающиеся от ионосферы, и ультракороткие волны (УКВ). Ультракороткие волны имеют особенность исключительно прямолинейного распространения. Другими словами, связь на УКВ возможна только в пределах прямой видимости, т.е. в пределах линии горизонта. Радиус линии горизонта находится в прямой зависимости от высоты точки обзора, т.е. антенны. Если антенна установлена на высоком здании или специальной вышке, то дальность устойчивой связи может достигать 60-70 км.

В историческом развитии сетей и услуг связи можно выделить четыре основных этапа (рис.1). Каждый этап имеет свою логику развития, взаимосвязь с предыдущими и последующими этапами. Кроме того, каждый этап зависит от уровня развития экономики и национальных особенностей отдельного государства.

Рис 1.8 Этапы развития сетей и услуг связи.

Первый этап – построение телефонной сети общего пользования PSTN (Public Switched Telephone Network ). Телефонная сеть является самой протяженной, разветвленной и доступной сетью электросвязи. В течение длительного времени каждое государство создавало свою национальную аналоговую телефонную сеть общего пользования (ТфОП). Телефонная связь предоставлялась населению, учреждениям, предприятиям и отождествлялась с единственной услугой – передачей речевых сообщений. Оконечным устройством телефонной сети был телефонный аппарат, а компьютер выполнял только вычислительные функции. Затем длительное время процесс развития шёл по пути использования телефонных сетей общего пользования для передачи сигналов от ЭВМ и по телефонным сетям с помощью модемов стала осуществляться передача данных. Когда обмен информацией от ЭВМ достиг значительной величины, стало целесообразным создание телекоммуникационных сетей, представляющих собой совокупность средств электросвязи для доставки информации удаленным абонентам (пользователям) и средств хранения и обработки подлежащей передаче информации. Указанная совокупность включает также программные средства, обеспечивающие пользователям предоставление услуг одного или нескольких видов: обмен речевыми сообщениями (в том числе и традиционная телефонная связь), данными, файлами, факсимильными сообщениями, видиосигналами, доступ к всевозможным базам данных и т.д. Тем не менее, даже в настоящее время телефон остаётся основной услугой связи, принося эксплуатационным организациям более 80% доходов. Монтированная емкость отечественной телефонной сети общего пользования превышает 27 млн. номеров (планируется до 40-45 млн.), всего в мире насчитывается свыше 800 млн. телефонных аппаратов.

Второй этап – цифровизация телефонной сети. Для повышения качества услуг связи, увеличения их числа, повышения автоматизации управления и технологичности оборудования, промышленно развитые страны в начале 70-х годов начали работы по цифровизации первичных и вторичных сетей связи. Были созданы интегральные цифровые сети IDN (Integrated Digital Network ) , предоставляющие также в основном услуги телефонной связи на базе цифровых систем коммутации и передачи. В настоящее время во многих странах цифровизация телефонных сетей практически закончилась.

Третий этап – интеграция услуг. Цифровизация сетей связи позволила не только повысить качество услуг, но и перейти к увеличению их числа на основе интеграции. Так появилась концепция цифровой сети с интеграцией служб ISDN (Integrated Service Digital Network) . Пользователю этой сети предоставляется базовый доступ (2B+D), по которому информация передаётся по трём цифровым каналам: два канала В со скоростью передачи 64 Кбит/с и канал D со скоростью 16 Кбит/с. Каналы В используются для передачи речевых сообщений и данных, канал D – для сигнализации и для передачи данных в режиме пакетной коммутации. Для пользователя с большими потребностями может быть предоставлен первичный доступ, содержащий (30B+D) каналов. Концепция ISDN стремительно завоевывыет рынок телекоммуникаций, но оборудование ISDN достаточно дорого, кроме того перечень услуг ISDN превышает потребности массового пользователя. Именно поэтому интеграция услуг начинает заменяться концепцией интеллектуальной сети.

Четвертый этап - интеллектуальная сеть IN (Intelligent Network) . Эта сеть предназначена для быстрого, эффективного и экономичного представления информационных услуг массовому пользователю. Необходимая услуга предоставляется пользователю тогда, когда она ему требуется и в тот момент времени, когда она ему нужна. Соответственно и платить он будет за предоставленную услугу в течение этого интервала времени. Таким образом, быстрота и эффективность предоставления услуги позволяют обеспечить и её экономичность, так как пользователь будет использовать канал связи значительно меньшее время, что позволит ему уменьшить затраты. В этом заключается принципиальное отличие интеллектуальной сети от предшествующих сетей – в гибкости и экономичности предоставления услуг.

Состояние российской телефонной сети не удовлетворяет современным требованиям. Половина АТС на ТфОП уже отработали свои амортизационные сроки и требуют обновления. Поэтому развитие телекоммуникационных сетей и служб связано с переоборудованием АТС. По планам развития ТфОП в ближайшее время предполагается ввод в эксплуатацию значительной номерной емкости за счет установки новых электронных (цифровых) коммутационных станций и замены устаревших АТС декадно-шаговой и координатной систем. На телефонных сетях при этом сохраняется также аналоговое коммутационное и каналообразующее оборудование. Представителем АТС нового поколения и является коммутационная станция КСМ-400 производсва ОАО “Морион”.

СРЕДСТВА СВЯЗИ:

РАЗВИТИЕ,

ПРОБЛЕМЫ,

ПЕРСПЕКТИВЫ

МАТЕРИАЛЫ

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«НОВОСЕЛИЦКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»

НОВГОРОДСКОГО РАЙОНА НОВГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

Материалы конференции содержат сведения от простейших звуковых и зрительных средствах для передачи сигналов и команд до самых современных. Показан исторический путь развития и совершенствования средств связи, роль ученых и практиков, новейшие достижения физики и техники, их практическое использование.

Урок - конференция способствует росту творческого потенциала учителя, формированию у учащихся умений самостоятельной работы с различными источниками информации, позволяет в новом свете осмыслить ранее приобретенные знания, систематизировать и обобщить их. Участие в конференции развивает способность публично выступать, слушать и анализировать сообщения своих одноклассников.

Материалы конференции рассчитаны на творческое использование и предназначены учителям в помощь при подготовке и проведении уроков по физике.

ИЗ ИСТОРИИ СРЕДСТВ СВЯЗИ

Средства связи всегда играли важную роль в жизни общества. В древние времена связь осуществлялась гонцами, передававшими сообщения устно, затем и письменно. Одними из первых стали применять сигнальные огни и дымы. Днем на фоне облаков хорошо заметен дым, даже если самого костра не видно, а ночью – пламя, особенно если оно зажжено на возвышенном месте. Сначала таким способом передавали только заранее оговоренные сигналы, скажем «враг приближается». Потом, особым образом располагая несколько дымов или огней, научились посылать целые сообщения.

Звуковые сигналы применялись главным образом на небольшие расстояния для сбора войск и населения. Для передачи звуковых сигналов применялись: било (металлическая или деревянная доска), колокол, барабан, труба, посвистель и накры.

Особо важную роль выполнял вечевой колокол в Великом Новгороде. По зову его новгородцы собирались на вече для решения военных и гражданских дел.

Для управления войсками немаловажное значение имели разной формы стяги, на которые укреплялись большие куски различных тканей яркого цвета. Военачальники носили отличительную одежду, особые головные уборы и знаки.

В средние века появилась флажная сигнализация, которую использовали во флоте. Форма, цвет и рисунок флажков имели конкретное значение. Один флажок мог означать предложение («Судно ведет водолазные работы» или «требую лоцмана»), и он же, в сочетании с другими, являлся буквой в слове.

С ХVI века на Руси распространение получила доставка информации с помощью ямской гоньбы. Ямские тракты были проложены к важным центрам государства и пограничным городам. В 1516 г. в Москве для управления почтой была создана ямская изба, а в 1550 г. был учрежден ямской приказ – центральное учреждение в России, ведавшее ямской гоньбой.

В Голландии, где было множество ветряных мельниц, несложные сообщения передавали, останавливая крылья мельниц в определенных положениях. Этот способ получил развитие в оптическом телеграфе. Между городами возводили башни, которые находились друг от друга на расстоянии прямой видимости. На каждой башне имелась пара огромных суставчатых крыльев с семафорами. Телеграфист принимал сообщение и тут же передавал его дальше, передвигая крылья рычагами.

Первый оптический телеграф построили в 1794 г. во Франции, между Парижем и Лиллем. Самая длинная линия – 1200 км –действовала в середине ХIХ в. между Петербургом и Варшавой. Линия имела 149 башен. Ее обслуживали 1308 человек. Сигнал по линии проходил из конца в конец за 15 минут.

В 1832 г офицер русской армии, ученый-физик и востоковед Павел Львович Шиллинг изобрел первый в мире электрический телеграф. В 1837 г. идею Шиллинга развил и дополнил С. Морзе. К 1850 г. русский ученый Борис Семенович Якоби создал прототип первого в мире телеграфного аппарата с буквопечатанием принимаемых сообщений.

В 1876 г. (США) изобрел телефон, а в 1895 г. русский ученый – радио. С начала ХХ в. стали внедряться радиосвязь, радиотелеграфная и радио-телефонная связь.

Карта ямских трактов XVI века. Почтовые пути России XVIII века.

КЛАССИФИКАЦИЯ СВЯЗИ

Связь может осуществляться подачей сигналов различной физической природы :

Звуковых;

Зрительных (световых);

Электрических.

В соответствии с характером сигналов , используемых для обмена информацией, средствами передачи (приема) и доставки сообщений и документов связь может быть:

Электрической (электросвязью);

Сигнальной;

Фельдъегерско-почтовой.

В зависимости от используемых линейных средств и среды распространения сигналов связь делится по роду на:

Проводную связь;

Радиосвязь;

Радиорелейную связь;

Тропосферную радиосвязь;

Ионосферную радиосвязь;

Метеорную радиосвязь;

Космическую связь;

Оптическую связь;

Связь подвижными средствами.

По характеру передаваемых сообщений и виду связь делится на;

Телефонную;

Телеграфную;

Телекодовую (передача данных);

Факсимильную (фототелеграфную);

Телевизионную;

Видеотелефонную;

Сигнальную;

Фельдъегерско-почтовую.

Связь может осуществляться путем передачи информации по линиям связи :

Открытым текстом;

Закодированной;

Зашифрованной (с помощью кодов, шифров) или засекреченной.

Различают дуплексную связь , когда обеспечивается одновременная передача сообщений в обоих направлениях и возможен перебой (переспрос) корреспондента, и симплексную связь , когда передача ведется поочередно в обоих направлениях.

Связь бывает двусторонней , при которой ведется дуплексный или симплексный обмен информацией, или односторонней , если происходит передача сообщений или сигналов в одном направлении без обратного ответа или подтверждения принятого сообщения.

СИГНАЛЬНАЯ СВЯЗЬ

Сигнальная связь, осуществляемая путем передачи сообщений в виде заранее обусловленных сигналов с помощью сигнальных средств. В Военно-Морском Флоте сигнальная связь используется для передачи служебной информации между кораблями, судами и рейдовыми постами как открытым текстом, так и сигналами, набранными по сводам.

Для сигнальной связи средствами предметной сигнализации обычно применяются одно-, двух - и трехфлажные своды сигналов ВМФ, а также флажный семафор. Для передачи открытого текста и сигнальных сочетаний сводов светосигнальными приборами применяются знаки телеграфной азбуки Морзе.

Корабли и суда ВМФ и рейдовые посты для переговоров с иностранными кораблями, торговыми судами и иностранными береговыми постами, особенно по вопросам обеспечения безопасности мореплавания и охраны человеческой жизни на море, используют Международный свод сигналов.

Сигнальные средства, средства сигнальной зрительной и звуковой связи, применяющиеся для передачи коротких команд, донесений, оповещения, обозначения и взаимного опознания.

Зрительные средства связи подразделяются на: а) средства предметной сигнализации (сигнальные флаги, фигуры, флажный семафор); б) средства световой связи и сигнализации (сигнальные фонари, прожекторы, сигнальные огни); в) пиротехнические средства сигнализации (сигнальные патроны, осветительно-сигнальные патроны, морские сигнальные факелы).

Средства звуковой сигнализации – сирены, мегафоны, свистки, гудки, судовые колокола и туманные горны.

Сигнальные средства применялись со времен гребного флота для управления судами. Они были примитивными (барабан, зажженный костер, треугольные и прямоугольные щиты). Петр I, создатель русского регулярного флота, установил различные флаги и ввел специальные сигналы. Было установлено 22 корабельных, 42 галерных флага и несколько вымпелов. С развитием флота увеличилось и число сигналов. В 1773 г. в книге сигналов содержалось 226 донесений, 45 ночных и 21 туманный сигнал.

В 1779 г. русский механик изобрел “фонарь-прожектор” со свечой и разработал специальный код для передачи сигналов. В 19 – 20 вв. дальнейшее развитие получили средства световой связи - фонари и прожекторы.

В настоящее время таблица флагов Военно-морского свода сигналов содержит 32 буквенных, 10 цифровых и 17 специальных флагов.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

В конце ХХ столетия широко распространена электросвязь – передача информации посредством электрических сигналов или электромагнитных волн. Сигналы идут по каналам связи – проводам (кабелям) либо без проводов.

Все способы электросвязи – телефон, телеграф, телефакс, Интернет, радио и телевидение схожи по структуре. В начале канала стоит устройство, которое преобразует информацию (звук, изображение, текст, команды) в электрические сигналы. Затем эти сигналы переводятся в форму, пригодную для передачи на большие расстояния, усиливаются до нужной мощности и «отправляются» в кабельную сеть или излучатся в пространство.

По дороге сигналы сильно ослабевают, поэтому предусмотрены промежуточные усилители. Их нередко встраивают в кабели и ставят на ретрансляторы (от лат. re – приставка, указывающая на повторное действие, и translator – «переносчик»), передающие сигналы по наземным линиям связи или через спутник.

На другом конце линии сигналы попадают в приемник с усилителем, далее их переводят в форму, удобную для обработки и хранения, и, наконец, они снова превращаются в звук, изображение, текст, команды.

ПРОВОДНАЯ СВЯЗЬ

Проводная связь до появления и развития средств радиосвязи считалась основной. По предназначению проводная связь делится на:

Дальнюю – для межобластной и межрайонной связи;

Внутреннюю – для связи в населенном пункте, в производственных и служебных помещениях;

Служебную – для руководства эксплуатационной службой на линиях и узлах связи.

Проводные линии связи часто сопрягаются с радиорелейными, тропосферными и спутниковыми линиями. Проводная связь из-за ее большой уязвимости (природные воздействия: сильные ветры, налипание снега и льда, грозовые разряды или преступная деятельность человека) имеет недостатки в применении.

ТЕЛЕГРАФНАЯ СВЯЗЬ

Телеграфная связь применяется для передачи буквенно-цифровой информации. Слуховая телеграфная радиосвязь – наиболее простой вид связи, обладающий экономичностью и помехозащищенностью, однако ее скорость низка. Телеграфная буквопечатающая связь имеет более высокую скорость передачи и возможность документирования принимаемой информации.

В 1837 г. идею Шиллинга развил и дополнил С. Морзе. Он предложил телеграфную азбуку и более простой телеграфный аппарат. В 1884 г. американский изобретатель Морзе ввел в эксплуатацию первую в США линию пишущего телеграфа между Вашингтоном и Балтимором протяженностью 63 км. Поддержанный другими учеными и предпринимателями, Морзе добился значительного распространения своих аппаратов не только в Америке, но и в большинстве европейских стран.

К 1850 г. русский ученый Борис Семенович Якоби

(1801 – 1874 гг.) создал прототип первого в мире телеграфного аппарата с буквопечатанием принимаемых сообщений.

Принцип действия пишущего электромагнитного телеграфного аппарата следующий. Под действием поступающих с линии импульсов тока якорь приемного электромагнита притягивался, а при отсутствии тока – отталкивался. На конце якоря был закреплен карандаш. Перед ним по направляющим при помощи часового механизма перемещалась матовая фарфоровая или фаянсовая пластинка.

При работе электромагнита на пластинке записывалась волнистая линия, зигзаги которой соответствовали определенным знакам. В качестве передатчика использовался простой ключ, замыкающий и размыкающий электрическую цепь.

В 1841 г. Якоби построил первую в России линию электрического телеграфа между Зимним дворцом и Главным штабом в Петербурге, а через два года новую линию до дворца в Царском Селе. Телеграфные линии состояли из зарытых в землю медных изолированных проводов.

Во время сооружения железной дороги Петербург – Москва, правительство настаивало на прокладке вдоль нее подземной телеграфной линии. Якоби предложил строить воздушную линию на деревянных столбах, мотивируя это тем, что нельзя гарантировать надежность связи такой большой протяженности. Как и следовало ожидать, эта линия, построенная в 1852 г., из-за несовершенства изоляции не прослужила и двух лет и была заменена воздушной.

Академиком были осуществлены важнейшие работы по электри-ческим машинам, электрическим телеграфам, минной электротехнике , электрохимии и электрическим измерениям. Он открыл новый способ гальванопластики.

Сущность телеграфной связи состоит в представлении конечного числа символов буквенно-цифрового сообщения в передатчике телеграфного аппарата соответствующим числом отличающихся друг от друга сочетаний элементарных сигналов. Каждому такому сочетанию, называемому кодовой комбинацией, соответствует какая-либо буква или цифра.

Передача кодовых комбинаций обычно осуществляется двоичными сигналами переменного тока, модулированными чаще всего по частоте. При приеме происходит обратное преобразование электрических сигналов в знаки и регистрация этих знаков на бумаге в соответствии с принятыми кодовыми комбинациями.

Телеграфная связь характеризуется надежностью, скоростью телеграфирования (передачи), достоверностью и скрытностью передаваемой информации. Телеграфная связь развивается в направлении дальнейшего совершенствования аппаратуры, автоматизации процессов передачи и приема информации.

ТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ

Телефонная связь предназначена для ведения устных переговоров между людьми (личных или служебных). При управлении сложными системами ПВО, железнодорожного транспорта , нефте - и газопроводами применяется оперативная телефонная связь, которая обеспечивает обмен информацией между центральным пунктом управления и управляемыми объектами, находящимися на расстоянии до несколько тысяч км. Возможна запись сообщений на звукозаписывающие устройства.

Телефон был изобретен американцем 14 февраля 1876 г. Конструктивно телефон Белла представлял собой трубку, внутри которой находился магнит. На полюсных наконечниках его надета катушка с большим числом витков изолированного провода. Против полюсных наконечников расположена металлическая мембрана.

Телефонная трубка Белла служила для передачи и приема звуков речи. Вызов абонента производился через эту же трубку при помощи свистка. Дальность действия телефона не превышала 500 м.

Миниатюрная цветная телекамера, снабженная микролампочкой, превращается в медицинский зонд. Вводя его в желудок или пищевод, врач исследует то, что раньше мог видеть только во время хирургического вмешательства.

Современное телевизионное оборудование позволяет контролировать сложные и вредные производства. Оператор-диспетчер на экране монитора наблюдает за несколькими технологическими процессами одновременно. Аналогичную задачу решает и оператор-диспетчер службы безопасности дорожного движения, следя на экране монитора за транспортными потоками на дорогах и перекрестках.

Телевидение широко применяется для наблюдения, разведки, контроля, связи, управления войсками, в системах наведения оружия, навигации, астроориентации и астрокоррекции, для наблюдения за подводными и космическими объектами.

В ракетных войсках телевидение позволяет осуществлять контроль за подготовкой к пуску и пуском ракет, наблюдение за состоянием агрегатов и узлов в полете.

На флоте телевидение обеспечивает контроль и наблюдение за надводной обстановкой, обзор помещений, техники и действий личного состава, поиск и обнаружение затонувших объектов, донных мин, аварийно-спасательные работы.

Малогабаритные телевизионные камеры могут доставляться в район разведки с помощью артиллерийских снарядов, беспилотных самолетов, управляемых по радио.

Телевидение нашло широкое применение в тренажерах.

Телевизионные системы, работающие в комплексе с радиолокационной, радиопеленгаторной аппаратурой, используются для обеспечения диспетчерской службы в аэропортах, полетов в сложных метеоусловиях и слепой посадки самолетов.

Применение телевидения ограничивается недостаточной дальностью действия, зависимостью от метеоусловий и освещенности, низкой помехоустойчивостью.

Тенденции развития телевидения – расширение диапазона спектральной чувствительности, внедрение цветного и объемного телевидения, снижение массы и габаритов аппаратуры.

ВИДЕОТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ

Видеотелефонная связь – объединение телефонной связи и замедленного телевидения (с малым числом строк развертки) – может быть осуществлена по телефонным каналам. Она позволяет видеть собеседника и показывать несложные неподвижные изображения.

ФЕЛЬДЪЕГЕРСКО – ПОЧТОВАЯ СВЯЗЬ

Производится доставка документов, периодической печати, посылок и личной корреспонденции при помощи фельдъегерей и подвижных средств связи : самолетов, вертолетов , автомобилей, БТР, мотоциклов, катеров и др.

КАЧЕСТВО СВЯЗИ

Качество связи определяется совокупностью ее взаимосвязанных основных свойств (характеристик).

Своевременность связи – способность ее обеспечить передачу и доставку сообщений или ведение переговоров в заданное время – определяется временем развертывания узлов и линий связи, быстротой установления связи с корреспондентом, скоростью передачи информации.

Надежность связи – ее способность безотказно (устойчиво) работать в течение определенного отрезка времени с заданными для данных условий эксплуатации достоверностью, скрытностью и быстротой. Существенное влияние на надежность связи оказывает помехоустойчивость системы связи, линий, каналов, которая характеризует их способность функционировать в условиях воздействия всех видов помех.

Достоверность связи – ее способность обеспечивать прием передаваемых сообщений с заданной точностью, которая оценивается потерей достоверности, то есть отношением числа знаков, принятых с ошибкой, к общему числу переданных.

В обычных линиях связи потеря достоверности в лучшем случае 10-3 – 10-4, поэтому в них применяются дополнительные технические устройства для обнаружения и исправления ошибок. В автоматизированных системах управления развитых стран мира норма достоверности составляет 10-7 – 10-9.

Скрытность связи характеризуется скрытностью самого факта связи, степенью выявления отличительных признаков связи, скрытностью содержания передаваемой информации. Скрытность содержания передаваемой информации обеспечивается за счет применения аппаратуры засекречивания, шифрования, кодирования передаваемых сообщений.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СВЯЗИ

В настоящее время совершенствуются все рода и виды связи и соответствующие им технические средства. В радиорелейной связи используются новые участки сверхвысокочастотного диапазона частот. В тропосферной связи принимаются меры против нарушений связи за счет изменения состояния тропосферы. Космическая связь совершенствуется на основе «стационарных» спутников-ретрансляторов с аппаратурой многостанционного доступа. Получает развитие и практическое применение оптическая (лазерная) связь в первую очередь для передачи больших объемов информации в реальном масштабе времени между спутниками и космическими кораблями.

Большое внимание уделяется стандартизации и унификации блоков, узлов и элементов аппаратуры различных назначений в целях создания единых систем связи.

Одним из основных направлений совершенствования систем связи в развитых странах является обеспечение передачи всех видов информации (телефон, телеграф, факсимиле, данные ЭВМ и др.) в преобразованном дискретно-импульсном (цифровом) виде. Цифровые системы связи обладают большими преимуществами при создании глобальных систем связи.

ЛИТЕРАТУРА

1. Информатика. Энциклопедия для детей. Том 22. М., «Аванта+». 2003.

2. У истоков телевидения. Газета «Физика», № 16 за 2000 г.

3. Крег А., Росни К. Наука. Энциклопедия. М., «Росмэн». 1994.

4. Кьяндская-, К вопросу о первой в мире радиограмме. Газета «Физика», № 12 за 2001 г.

5. Морозов изобрел, и на что получил патент Г. Маркони. Газета «Физика», № 16 за 2002 г.

6. MS – DOS - не вопрос! Редакционно-издательский центр «Ток». Смоленск. 1993.

7. Рейд С., Фара П. История открытий. М., «Росмэн». 1995.

8. Советская военная энциклопедия. М., Военное издательство Министерства обороны. 1980.

9. Техника. Энциклопедия для детей. Том 14. М., «Аванта+». 1999.

10. Туровский военной связи. Том 1,2,3. М., Военное издательство. 1991.

11. Уилкинсон Ф., Поллард М. Ученые, изменившие мир. М., «Слово». 1994.

12. Урвалов телевизионной техники. (О). Газета «Физика», № 26 за 2000 г.

13. Урвалов электронного телевидения. Газета «Физика», № 4 за 2002 г.

14. Федотов схемы О. Лоджа, Г. Маркони. Газета «Физика», № 4 за 2001 г.

15. Физика. Энциклопедия для детей. Том 16. М., «Аванта+». 2000.

16. Хафкемейер Х. Internet. Путешествие по всемирной компьютерной сети. М., «Слово». 1998.

17. У истоков радиолокации в СССР. М., “Советское радио”. 1977.

18. Шменк А., Вэтьен А., Кете Р. Мультимедиа и виртуальные миры. М., «Слово». 1997.

Предисловие … 2

Из истории средств связи … 3

Классификация связи … 5

Сигнальная связь … 6

Физические основы электросвязи … 7

Проводная связь … 7

Телеграфная связь … 8

Телефонная связь … 10

Телекодовая связь … 12

Интернет … 12

Оптическая (лазерная) связь … 14

Факсимильная связь … 14

Радиосвязь … 15

Радиорелейная связь … 17

Тропосферная связь … 17

Ионосферная радиосвязь … 17

Метеорная радиосвязь … 17

Космическая связь … 18

Радиолокация … 18

Телевизионная связь … 21

Видеотелефонная связь … 24

Фельдъегерско-почтовая связь … 24

Качество связи … 25

Перспективы развития связи … 25

Литература … 26

Ответственная за выпуск:

Компьютерная верстка: Пресс Борис

Практически все системы поездной радиосвязи, станционной Связи с подвижными объектами, ремонтно-оперативной, служебно-оперативной радиосвязи и т. п. реализуются в диапазонах 2, 160, |530 и 450 МГц на радиостанциях с угловой модуляцией с фиксиро­ванным закреплением каналов связи. Лишь в некоторых подсисте­мах системы «Транспорт» предусматривалось использование прин­ципа равнодоступных каналов (транкинга).

Совершенствование сетей технологической железнодорожной радиосвязи ведется в два этапа с учетом этапов развития сети связи железных дорог и создания единой интегрированной цифровой сети связи.

Первый этап.

Внедрение поездной радиосвязи гектометрового диапазо­на (2 МГц) на основе модернизированных радиосредств: РС-46М, РС-23М, СР-234М, УС-2/4М, двухдиапазонных радиостанций РВ-1М, РВ-1.1М.

Внедрение поездной диспетчерской дуплексной радиосвязи систе­мы «Транспорт» диапазона 330 МГц на основных направлениях сети железных дорог Сибири и Дальнего Востока, что позволит органи­зовать сети радиосвязи при использовании на локомотивах трех- диапазонных радиостанций РВ-1М.

Поездная диспетчерская радиосвязь создается в двух диапазо­нах - дециметровом (330 МГц) и гектометровом (2 МГц).

В диапазоне 330 МГц организуется основной канал диспетчерской связи, обеспечивающий непрерывную радиосвязь ДНЦ, ЭЧЦ и поезд­ного диспетчера по локомотивам (ТНЦ) с машинистами поездных ло­комотивов в пределах всего диспетчерского участка.

Сеть дуплексной поездной диспетчерской радиосвязи обеспечи­вает тестовую проверку исправности стационарной и возимой ап­паратуры с отображением результатов контроля. В гектометровом диапазоне организуется резервный канал диспетчерской связи, ис­пользуемый в основном для радиотелефонных переговоров диспет­черов с машинистами.

Связь машинистов поездных локомотивов с ДСП и по переез­дам организуется в гектометровом (2 МГц) и метровом (160 МГц) диапазонах.

Связь машинистов поездных локомотивов с дежурными по локомо­тивным депо, стрелками военизированной охраны, руководителями ре­монтных работ с различными категориями абонентов, оснащенных носимыми радиостанциями организуется в метровом диапазоне волн (160 МГц) с возможностью приема на возимой радиостанции фиксированных команд и сообщений от специализированных на­польных устройств или носимых радиостанций («Внимание, пере­езд», «Ремонт пути», «Пожар в поезде», «ЧП в поезде» и др.).

Связь машинистов поездных локомотивов с машинистами встречных и вслед идущих поездов организуется в гектометровом и метровом диапазонах волн и с помощниками машинистов при вы­ходе последних из кабины локомотива - в диапазоне метровых волн. Помощники машинистов при этом должны иметь носимые радиостанции.

Связь начальника (бригадира) пассажирского поезда с машинистом поездного локомотива, с дежурными по станциям и переездам и различ­ными категориями работников, оснащенных носимыми радиостанция­ми (дежурные по перрону, по вокзалу, сотрудники милиции и др.) организуется в метровом диапазоне волн (160 МГц).

Внутрипоездная сеть связи и громкоговорящего оповещения обеспечивает передачу информации пассажирам поезда и связь на­чальника поезда с членами бригады.

3. Разработка и внедрение поездной диспетчерской радиосвязи ПРС460 на основных направлениях сети дорог Европейской части России и районов Урала. При этом на подвижных объектах желез­нодорожного транспорта будут устанавливаться двухдиапазонные дуплексно-симплексные радиостанции дециметрового (460 МГц) и метрового (160 МГц) диапазонов. В переходный период будут оставаться в эксплуатации радиостанции гектометрового диапазо­на 42РТМ-А2-ЧМ (ЖР-К-ЛП) или РК-1.

Станционная и ремонтно-оперативная радиосвязь (РОРС) с использованием закрепленных каналов в диапазоне метровых волн (160 МГц). Тенденция развития РОРС связана с внедрением сетей, использующих равнодоступные каналы (транкинговых сетей).

Радиосвязь с использованием равнодоступных каналов в диа­пазоне дециметровых (460 МГц) волн.

В транкинговые сети должны включаться абоненты руководя­щего состава, а также абоненты следующих сетей станционной и ремонтно-оперативной связи: ремонтных служб пути, электроснаб­жения, связи и СЦБ; работников военизированной охраны; началь­ника пассажирского поезда с дежурными по вокзалам, линейными пунктами милиции; службы капитального строительства; площа­док погрузочно-разгрузочных работ; грузовой и коммерческой ра­боты; радиосетей локомотивного хозяйства; пунктов коммерческого осмотра вагонов; транспортно-экспедиционных предприятий по до­ставке контейнеров и грузов; радиосети пожарных и восстанови­тельных поездов.

Второй этап.

Создание цифровых сотовых сетей подвижной радиосвязи, при­нятых МСЖД (GSM-R) в соответствии с Рекомендациями UIC-751.4, которые позволят организовать каналы, обеспечивающие переда­чу ответственных команд в системе управления движением поездов; поездной диспетчерской радиосвязи для обеспечения связи диспет­черского аппарата с машинистами поездных локомотивов; поезд­ной технологической радиосвязи для решения всех технологичес­ких задач, включая станционную и ремонтно-оперативную радиосвязь (кроме маневровой и горочной связи), а также радио­связь обслуживания пассажиров за счет избыточной емкости поез­дной технологической радиосвязи и с выходом в сеть ЖАТС.

Организация связи обслуживания пассажиров и внутрипоездной радиосвязи с использованием средств железнодорожной технологической радиосвязи, сухопутной подвижной радиосвязи общего пользования и подвижной спутниковой связи.

Внутрипоездная радиосвязь должна строиться в соответствии с Рекомендациями МСЖД (ТЛС-568 с учетом требований к поезд­ной радиосвязи ШС-751.3) и обеспечивать:

Громкоговорящее оповещение пассажиров в пределах всего по­езда начальником поезда и поездным диспетчером с использовани­ем поездной диспетчерской радиосвязи; в пределах вагона - про­водником поезда;

Связь начальника поезда с проводниками и машинистами локомотива в пределах поезда, а на остановках - ив пределах перронов;

Связь пассажиров поезда с абонентами ЖАТС, абонентами в других поездах, выход в телефонную сеть общего пользования; связь с абонентами, входящими в систему железнодорожной технологи­ческой поездной радиосвязи, работающей в режиме цифровых тран- кинговых радиосетей и/или в системе GSM-R.

Необходимость совершенствования технологической радиосвя­зи обусловлена следующими задачами, стоящими перед железно­дорожным транспортом:

Совершенствование структуры управления и технологии рабо­ты транспорта;

Повышение производительности труда работников и сокраще­ние эксплуатационных расходов;

Повышение безопасности движения на основе развития систем управления движением поездов по радиоканалу;

Повышение качества обслуживания пассажиров, развитие сфе­ры услуг и коммерческих пассажирских перевозок.

Требования, предъявляемые эксплуатационными службами желез­нодорожного транспорта к системе технологической радиосвязи:

Наращивание числа абонентов сетей железнодорожной радио­связи и оснащение радиосредствами работников всех служб МПС;

Расширение зон связи и повышение надежности связи диспетчер­ского аппарата при организации поездной и маневровой радиосвязи;

Организация сетей радиосвязи работников ремонтных и эксп­луатационных подразделений;

Предоставление ряду категорий абонентов железнодорожного транспорта мобильных (носимых) радиотерминалов с обеспечени­ем возможности установления оперативной связи в телефонном ре­жиме или режиме передачи данных с аппаратом МПС, управлений и отделений дорог по сети общетехнологической связи МПС.

На современном этапе развития подвижной железнодорожной радиосвязи могут быть существенно изменены технологии ее исполь­зования. До настоящего времени радиосвязь применялась преиму­щественно в радиотелефонном режиме и только в отдельных тех­нологических процессах, например, для управления маневровыми" локомотивами или локомотивами соединенных поездов - в режи­ме передачи телеметрической информации.

В настоящее время значительное внимание должно уделяться ре­шению задач автоматизации управления движением поездов по ра­диоканалу, мониторинга технологических процессов транспорта и информационного обеспечения автоматизированных систем управ­ления.

Анализ возможностей современных средств подвижной радио­связи показывает, что их использование позволяет обеспечить ре­шение многих прикладных задач, в частности:

Автоматическое управление маневровыми и горочными локо­мотивами на станциях;

Контроль и передача диагностической информации о состоя­нии поезда и локомотива в депо, центры технического обслужива­ния;

Оповещение машинистов поездов и бортовых средств управле­ния с помощью аппаратуры контроля технического состояния под­вижного состава на ходу поезда (ДИСК, ПОНАБ и др.);

Интервальное регулирование движением поездов, в том числе для высокоскоростных магистралей,

Полуавтоматическая блокировка на малодеятельных линиях;

Пожарная и охранная сигнализация в депо, местах отстоя под­вижного состава;

Организация радиотелефонной связи, передачи факсимильной, видеоинформации с места проведения восстановительных работ с обеспечением возможности ведения переговоров и передачи ин­формации на уровень МПС России, управлений и отделений же­лезных дорог;

Оповещение ремонтных бригад и машинистов поездов о при­ближении к месту проведения ремонтных работ;

Передача телеметрической информации для управления стаци­онарными объектами электроснабжения, тяговыми подстанциями, шлагбаумами на неохраняемых переездах, компрессорными стан­циями и др.;

Управление соединенными поездами повышенной массы и длины;

Идентификация и контроль местоположения поездов по сты­кам дорог, границам диспетчерских участков и станций с переда­чей данных о поезде, включая сведения из натурного листа в реаль­ном масштабе времени в диспетчерский центр управления дороги в систему ДИСПАРК и др.

Контроль местоположения поездов, перевозящих особо ценные и опасные грузы;

Услуги доступа к системе «Экспресс-3» для заказа и приобрете­ния билетов в поездах.

На основании детального изучения и анализа потребностей всех служб железнодорожного транспорта в передаче речевой ин­формации и данных и с целью обеспечения совершенствования управления перевозочным процессом на основе удовлетворения этих потребностей разработаны «Эксплуатационно-технические требования к цифровой системе радиосвязи железнодорожного транспорта России».

Цифровые системы радиосвязи

В связи с модернизацией систем технологической радиосвязи МПС России осуществляет переход к цифровым системам. На ста­дии испытаний находятся система транкинговой связи стандарта TETRA и система сотовой связи GSM-R.

Общая характеристика стандарта TETRA, Стандарт TETRA описывает цифровую систему радиосвязи, предоставляющую ши­рокий спектр телекоммуникационных услуг. В их число входят ин­дивидуальные и групповые вызовы, выход в телефонную сеть об­щего пользования, передача данных, а также различные дополнительные службы.

Важнейшее свойство стандарта TETRA заключается в том, что он позволяет организовать одновременную работу множества не­зависимых виртуальных сетей, принадлежащих различным ве­домствам и организациям, в рамках одной и той же системы. Або­ненты каждой из них, общаясь между собой, никак не будут ощущать присутствие «чужих» сетей. В то же время при необходимости (на­пример, в чрезвычайных ситуациях) можно оперативно организо­вать их взаимодействие.

Стандарт TETRA обеспечивает надежную защиту информации. Для этого предусмотрена система мер, включая обязательное шиф­рование радиопереговоров. Несанкционированный доступ в систе­му стандарта TETRA невозможен - при каждом соединении або­нент и сеть проводят взаимную проверку подлинности, используя криптостойкий алгоритм. Пользователи, предъявляющие повышен­ные требования к конфиденциальности, могут воспользоваться ус­лугой сквозной передачи зашифрованной информации - этот ме­тод исключает перехват сообщений не только в эфире, но и в сетевой инфраструктуре.

Системы стандарта TETRA предоставляют абонентам широкий спектр услуг передачи данных - от пересылки коротких текстовых сообщений до организации каналов, позволяющих вести обмен ин­формацией со скоростью 28,8 кбит/с. Абонент сети TETRA может одновременно пользоваться услугами речевой связи и передачи дан­ных. Кроме того, абонентские радиостанции TETRA, имеющие встроенный графический дисплей и поддерживающие протокол WAP (Wireless Application Protocol - протокол беспроводных при­ложений), могут обращаться к информационным ресурсам ведом­ственных. корпоративных сетей и Интернет.

Стандарт TETRA позволяет назначить каждому абоненту опре­деленный уровень приоритета. Пользователи, имеющие высокий приоритет, располагают безусловным правом доступа в сеть-даже если все каналы окажутся занятыми, система при поступлении зап­роса немедленно разорвет одно из текущих соединений и предоста­вит канал связи. В стандарте TETRA используются специальные методы обработки речевого сигнала, которые обеспечивают не толь­ко верную передачу тембра голоса, но и сохранение разборчивости при работе в условиях сильных внешних шумов (например, на стройплощадках, железнодорожных станциях и т.д.). В момент перехода абонента из одной зоны обслуживания в другую разго­вор не прерывается.

Таким образом, стандарт TETRA позволяет создавать цифро­вые сети радиосвязи, в полной мере отвечающие потребностям са­мых разных абонентов. Несмотря на то, что стандарт включает се­годня все необходимые производителям спецификации, работы по его расширению продолжаются. Так, ведется разработка техноло­гии, которая позволит значительно увеличить дальность радиосвя­зи - до 100 км. Кроме того, совершенствуется спецификация TETRA PDO - специальная версия стандарта, ориентированная только на пакетную передачу данных.

В соответствии со спецификацией V+D, реализующейся в стан­дарте TETRA, пользователю для передачи данных предоставляет­ся одна из трех услуг: передача данных с коммутацией цепей (CD), передача коммутируемых пакетов данных (PD) и передача корот­ких сообщений (SDS). Метод CD в основном предназначен для транспортировки больших объемов данных поверх основного тра­фика канала, причем в каждом канале шириной 25 кГц задействуется один из четырех тайм-слотов. Именно в этом случае стандарт TETRA обеспечивает нужное качество обслуживания, так как по требованию можно зарезервировать необходимую полосу пропус­кания. Если пользователю необходимо повысить пропускную спо­собность, можно объединить два-четыре временных слота и уста­новить канал связи сквозным из конца в конец, а для повышения скорости пользователю придется понижать степень защищенности такого канала.

Что касается режима PD, то на сегодняшний день это наиболее интересный и перспективный метод, что связано в основном с об­щемировыми тенденциями, в частности, с сетью Интернет. Тоталь­ное распространение IP-протокола и, как следствие, приложений, базирующихся на IP, нашло свое применение и в сетях TETRA. В данном случае мобильная радиостанция выступает в качестве IP- клиента, а сеть TETRA- в качестве транспортной среды. Такая схема отличается повышенными гибкостью и надежностью за счет существования различных путей доставки радиосигнала, готовно­сти к увеличенному трафику, возможности подсоединения к радио­станции практически любого компьютерного оборудования и, ес­тественно, поддержки стандартных продуктов и приложений.

Функциональные схемы построения различных сетей связи стан­дарта TETRA представляются как совокупность элементов сети, со­единенных определенными интерфейсами. Сети стандарта TETRA содержат следующие основные элементы:

Базовая приемопередающая станция BTS (Base Transceiver Station) - базовая стационарная радиостанция, обеспечивающая связь в определенной зоне (ячейке). Такая станция выполняет ос­новные функции, связанные с передачей радиосигналов: сопряже­ние с мобильными станциями, шифрование линий связи, простран­ственно-разнесенный прием, управление выходной мощностью мобильных радиостанций, управление радиоканалами;

Устройство управления базовой станцией BCF (Base Station Control Function) - элемент сети с возможностями коммутации, ко­торый управляет несколькими базовыми станциями и обеспечивает доступ к внешним сетям, а также используется с целью подключе­ния диспетчерских пультов и терминалов для эксплуатационного и технического обслуживания;

Контроллер базовой станции BSC(Base Station Controller) - элемент сети с большими по сравнению с устройством BCF ком­мутационными возможностями, позволяющий обмениваться дан­ными между несколькими BCF. BSC имеет гибкую модульную структуру, позволяющую использовать большое число интерфей­сов разного типа;

Диспетчерский пульт - устройство, подключаемое к контрол­леру базовой станции по проводной линии и обеспечивающее об­мен информацией между оператором (диспетчером сети) и други­ми пользователями сети. Часто используется для широковещатель­ной передачи информации, создания групп пользователей и т.п.;

Мобильная станция MS (Mobile Station) - радиостанция, ис­пользуемая подвижными абонентами;

Стационарная радиостанция FRS (Fixed Radio Station) - ра­диостанция, используемая абонентом в определенном месте;

Терминал технического обслуживания и эксплуатации - тер­минал, подключаемый к устройству управления базовой станцией BCF и предназначенный для контроля за состоянием системы, про­ведения диагностики неисправностей, учета тарификационной ин­формации, внесения изменений в базу данных абонентов и т.п. С помощью таких терминалов реализуется функция управления ло­кальной сетью LNM (Local Network Management). Благодаря мо­дульному принципу разработки оборудования, сети связи стандар­та TETRA могут быть реализованы с разными иерархическими уровнями и различной географической протяженностью (от локаль­ных до национальных). Функции управления базой данных и ком­мутации распределяются по всей сети, что обеспечивает быструю передачу вызовов и сохранение ограниченной работоспособности сети даже при потере связи с ее отдельными элементами.

На национальном или региональном уровне структура сети мо­жет быть реализована на основе сравнительно небольших, но пол­ных подсетей TETRA, соединенных между собой с помощью меж­системного интерфейса ISI для создания общей сети. При этом возможно централизованное управление сетью. Вариант построе­ния такой сети показан на рис. 21.7.

Каждая подсеть TETRA выполняет свои функции управления и коммутации, а также предоставляет возможность для централизо­ванного управления более высокого уровня. Структура подсети за­висит от нагрузки, а также от требований к эффективности уста­новления связи. В случае, если не требуется резервирование каналов, возможно и достаточно создание подсети по конфигурации звезды. При использовании линейных трактов подсеть TETRA может быть реализована в виде длинной линии (цепи). В этом случае каждый модуль устройства управления базовой станцией BCF наряду с тре­буемой дальностью связи обеспечивает локальный доступ к вне­шним сетям. Простейшая конфигурация подсети TETRA включает только один модуль BCF.

В сетях связи стандарта TETRA предусматриваются различные способы обеспечения отказоустойчивости, позволяющие в случае отказа отдельных элементов сети сохранять полную или частичную работоспособность, возможно - с ухудшением ряда параметров,

таких, как время установления соединения и т.д. Для сетей нацио­нального уровня, как правило, используется несколько альтерна­тивных маршрутов соединения сетей регионального уровня. В ре­гиональных сетях подобные альтернативные маршруты используются для соединения контроллеров базовых станций. Кро­ме этого, для региональных сетей предусматривается взаимное ко­пирование баз данных в контроллерах базовых станций.

Общая характеристика GSM-R. Система радиосвязи GSM-R разработана на основе сотового стандарта GSM и ориентирована на удовлетворение потребностей европейских железных дорог в обмене информацией с подвижными объектами, а также на созда­ние условий для реализации систем управления движением с исполь­зованием радиоканалов за счет применения полос шириной 4 МГц в диапазонах 876-880 МГц и 921-925 МГц (рис. 21.8).

Железнодорожный участок разбивается на несколько районов, покрываемых распорядительными центрами RBC. В системе фор­мируются команды управления, осуществляется контроль скорос­ти, определяется местоположение поезда. Во время связи между поездом и центром RBC возможна дуплексная передача. Например, центр передает разрешение для движения поезда, а поезд - инфор­мацию о своем местонахождении.

Стандарт GSM был принят Международным союзом железных дорог (МСЖД) в 1993 г. в качестве базовой технологии для реали­зации железнодорожной системы цифровой связи. Но так как дан­ный стандарт не обладал сервисом, необходимым для профессио­нальных систем, то в 1993 г. МСЖД сделал запрос в ETSI (European Telecommunication Standards Institute) на реализацию дополнитель­ных свойств ASCI. Они включают в себя расширенные многоуров­невые приоритеты, резервирование, услуги широковещательного речевого оповещения и речевого группового вызова. Наряду с ASCI для удовлетворения требований железных дорог на услуги поезд­ной, маневровой радиосвязи, передачи данных для управления дви­жением поездов, телеуправления и т.д. должны быть реализованы функциональная адресация, адресация в зависимости от текущего местоположения и обработка вызовов с высоким приоритетом.

Сеть GSM-R можно разделить на несколько подсистем:

Бортовые устройства;

Стационарные устройства;

Центр управления.

Разделение задач между тремя управляющими подсистемами осуществляется следующим образом:

Центр управления берет на себя управление маршрутами и обес­печивает поездам бесконфликтное назначение участков пути (регу­лирование порядка следования поездов);

Бортовые устройства выдают задания стационарным устрой­ствам в соответствии с назначенными им маршрутами и контроли­руют движение поездов;

Стационарные устройства выполняют, в свою очередь, функ­ции управления и контроля стрелок, подходов к пассажирским плат­формам и переездам.

Каждая из подсистем имеет свой доступ к сети радиосвязи и спо­собна взаимодействовать с другими подсистемами. Распределение функций обеспечения безопасности между несколькими подсистема­ми потребовало формирования единой базы данных. Это необходи­мо прежде всего для согласования данных на поездах и в центре уп­равления. Поэтому подсистемы работают с данными единого атласа линии, содержащего всю описывающую эту линию информацию. К ней относятся, наряду с топологическими сведениями (модель ли­нии, местоположение стрелок и переездов), данные о максимально допустимых скоростях и адресации в системе радиосвязи.

Сеть GSM-R состоит из сотов, расположенных вдоль железной дороги или на территории станции. Каждая ячейка сотов оборудует­ся одним или несколькими приемопередатчиками в зависимости от нагрузки. Каждый контроллер базовой станции прикреплен к опре­деленным номерам сотов. Контроллеры базовых станций соединены с центром управления MSC (Mobile Switching Center)/VLR (Visitor Location Register). MSC устанавливает внешние соединения и обеспечивает интерфейс с другими сетями (рис. 21.9), где использо­ваны следующие сокращения:

AUC (Authentication Center) - центр аутенфикации;

BSC (Base Station Controller) - контроллер базовой станции;

BTS (Base Station System) - приемопередатчик базовой станции;

GCR (Group Call Register) - регистр группировки вызовов;

EIR (Equipment Identification Register) - регистр идентифика­ции оборудования;

SMS (Short Message Service) - служба коротких сообщений;

VMS (Visitor Management Server) - сервер управления переме­щениями;

OSS (Operation System Server) - сервер центра управления;

ОМС (Operation and Maintenance Center) - центр управления и обслуживания;

SCP (Service Control Point) - пункт управления услугами связи;

IN (Intelligent Networks) - интеллектуальная сеть;

PABX (Private Automatic Branch Exchange) - автоматический коммутатор выделенных каналов.

Все сетевые компоненты в стандарте GSM-R взаимодействуют в соответствии с системой сигнализации ITU-T SS.No (CCITT SS №7).

Центр коммутации обслуживает группу сотов и обеспечивает все виды соединений подвижной станции.

ЛИТЕРАТУРЫ

1. Архипов Е. В., Гуревич В. Н. Справочник электромонтера СЦБ. М.: Транспорт, 1999. -351 с.

2. Буканов М.А. Безопасность движения поездов (в условиях нару­шения нормальной работы устройств СЦБ и связи). М.: Транспорт,- 112 с.

3. Волков В.М., Зоръко А.П., Прокофьев В.А. Технологическая телефонная свяязь на железнодорожном транспорте. М.: Транс­порт, 1990. -293 с.

4. Волков В.М., Лебединский А.К., Павловский А. А., Юркин Ю.В. / Под ред. В.М. Волкова. Автоматическая телефонная связь на желез­нодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1996. - 342 с.

5. Гапеев В.И., Пищик Ф.П., Егоренко В И. Обеспечение безопасно­сти движения и предупреждения травматизма на железнодорожном транспорте. Минск, 1994. - 310с.

6. Грачев Г.Н., Колюжный К.О., Липовецкий Ю.А., Цывин М.Е. Кодовая автоблокировка на электронной элементной базе / Авто­матика, телемеханика и связь, №7, 1995. - С. 28-29.

7. Казаков А. А., Бубнов В.Д., Казаков Е. А. Автоматизированные системы интервального регулирования движения поездов. М.: Транспорт, 1995.- 320 с.

8. Козлов П.А. Курс - на комплексную автоматизацию сортиро­вочных станций // Автоматика, связь, информатика, №1, 2001. - С. 6-9.

9. Кондратьева Л. А., Борисов Б.Б. Устройства автоматики, теле­механики и связи на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт,-407 с.

10. Косова В. В. Оперативно-технологическая связь отделения желез- нойдороги. М.: Транспорт, 1993. - 144 с.

11. Кравцов Ю.А., Нестеров В.Л., Леку та Г. Ф. Системы железнодо- оожной автоматики и телемеханики. М.: Транспорт, 1996. - 400 с.

12. Иванова Т.Н. Абонентские терминалы и компьютерная теле­фония. М.: Эко-Трендз, 1999. - 240 с.

13. Инструкция по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Российской Федерации: ЦД-790 / МПС России. М.: Техинформ, 2000. - 317 с.

14. Инструкция по обеспечению безопасности движения поездов при производстве работ по техническому обслуживанию и ремонту устройств СЦБ: ЦЩ/530 / МПС России. М.: Трансиздат, 1998. - 96 с.

15. Инструкция по сигнализации на железных дорогах Российс­кой Федерации / МПС России. М.: Транспорт, 2000. - 128 с.

16. Инструкция по эксплуатации железнодорожных переездов МПС России: ЦП/483 / МПС России. М.: Транспорт, 1997. - 103 с.

17. Петров А. Ф. Устройство заграждения железнодорожного пере­езда // Автоматика, связь, информатика, №7, 1998. - С. 24-28.

18. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации /МПС России. М.:Техинформ, 2000. - 190 с.

19. Сапожников В. В., Елкин Б.Н., Кокурин И.М., Кондратенко Л. Ф., Кононов В.А. Станционные системы автоматики и телемеханики. М.: Транспорт, 1997. - 432 с.

20. Слепое Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. М.: Эко-Трендз, 1998, - 148 с.

21. Соколов С. В. Автоматизированное рабочее место поездного дис­петчера - АРМ ДНЦ «Сетунь» / Автоматика, связь, информатика, №5, 2001, -С. 13-16.

22. Современные телекоммуникации железнодорожного транспор­та / Под ред. Г.В. Горелова. - УМК МПС РФ, 2000. - 577 с.

23. Убайдуллаев P.P. Волоконно-оптические сети. М.: Эко-Трендз,- 240 с.

24. Чернин М.А., Протопопов О.В. Автоматизированная система дис­петчерского контроля // Автоматика, связь, информатика, №10,- 48 с.

25. Щиголев С. А., Талалаев В.И., Шевцов В. А., Сергеев Б. С. Алго­ритм функционирования системы УКП СО и увязка с полуавтомати­ческой блокировкой // Автоматика, связь, информатика, №5,1999. - С. 10-14.

ВВЕДЕНИЕ 3

СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

Глава 1. Элементы систем регулирования движения 6

Классификация систем 6

Общие сведения об элементах систем 9

Общие сведения о реле 11

Реле постоянного тока 16

Реле переменного тока 24

Трансмиттеры и электронные приборы 26

Глава 2. Светофоры 31

Назначение, виды и места установки светофоров 31

Сигнализация светофоров 37

Классификация и устройство светофоров 43

Глава 3. Электропитание устройств автоматики и телемеханики.. 46

Аппаратура электропитания 46

Системы электропитания 49

Глава 4. Рельсовые цепи 52

Устройство, принцип действия и назначение рельсовых цепей.. 52

Классификация рельсовых цепей 56

Основные режимы работы рельсовых цепей 58

Надежность работы рельсовых цепей 61

Схемы рельсовых цепей 63

Глава 5. Полуавтоматическая блокировка 73

Назначение и принципы построения

полуавтоматической блокировки 73

Способы фиксации проследования

и контроля прибытия поезда 78

Релейная полуавтоматическая блокировка системы ГТСС 80

Глава 6. Автоматическая блокировка 91

Общие сведения и классификация систем автоблокировки 91

Системы сигнализации 94

Принципы построения автоблокировки постоянного тока 97

Принципы построения двухпутной

автоблокировки переменного тока 107

Глава 7. Автоматическая локомотивная

сигнализация и автостопы 119

Общие сведения 119

Автоматическая локомотивная

сигнализация непрерывного типа 121

Автоматическая локомотивная сигнализация

единого ряда с непрерывным каналом связи 129

Система автоматического управления тормозами 130

Глава 8. Ограждающие устройства на переездах 133

Назначение и виды автоматических

ограждающих устройств на переезде 133

Управление переездными светофорами

и автоматическими шлагбаумами 139

Устройство заграждения железнодорожного переезда 143

Глава 9. Электрическая централизация стрелок и сигналов 147

Назначение и классификация систем

электрической централизации 147

Оборудование станции устройствами

релейной централизации 151

Стрелочные электроприводы 170

Схемы управления стрелками 175

Релейная централизация промежуточных станций 179

Релейная централизация для средних и крупных станций 189

Принципы построения блочной

маршрутно-релейной централизации 201

Микропроцессорные системы ЭЦ 211

Глава 10. Механизация и автоматизация

работы сортировочных горок 223

Принципы механизации и автоматизации

работы сортировочных станций 223

Горочные вагонные замедлители 227

Горочный пульт управления 229

Комплексная автоматизация

работы сортировочных станций 237

Действия дежурного по горке при нарушении нормальной работы

устройств автоматизации и механизации 241

Глава 11. Диспетчерская централизация 244

Общие сведения 244

Аппараты управления и контроля 246

Основные требования, предъявляемые

к поездному диспетчеру и дежурному по станции 254

Глава 12. Диспетчерский контроль

за движением поездов и системы технической диагностики 256

Общие сведения 256

Система частотного диспетчерского контроля 258

Автоматизированная система

диспетчерского контроля АСДК 261

Система телеконтроля 262

Системы контроля состояния

подвижного состава на ходу поезда 264

Глава 13. Безопасность движения поездов

при неисправности устройств СЦБ 271

Обеспечение безопасного движения поездов

при полуавтоматической блокировке 271

Организация безопасного движения поездов при АБ 274

Организация безопасного движения на переездах 277

Организация безопасного движения

поездов при неисправности устройств ЭЦ 281

Раздел II СВЯЗЬ

Глава 14. Особенности и назначение железнодорожной связи 291

Состояние сети связи МПС России 291

Основные понятия и определения 292

Виды железнодорожной связи и их назначение 293

Перспективы развития телекоммуникаций

на железнодорожном транспорте 295

Глава 15. Линии связи 297

Назначение и классификация линий связи 297

Воздушные и кабельные линии связи 298

Волоконно-оптические линии связи 302

Глава 16. Телефонные аппараты и коммутаторы 306

Принцип телефонной передачи речи.

Схема двусторонней телефонной передачи 306

Конструкция телефонных аппаратов.

Телефонные аппараты технологической связи 309

Телефонные коммутаторы.

Назначение и принцип действия 313

Коммутаторы оперативной

и оперативно-технологической связи 315

Цифровые телефонные аппараты и коммутаторы 319

Глава 17. Телеграфная связь и передача данных 324

Принцип организации и назначение телеграфной связи 324

Телеграфные аппараты.

Автоматическая телеграфная связь 328

Создание сети передачи данных железных дорог России 334

Глава 18. Автоматическая телефонная связь

на железнодорожном транспорте 339

Принципы автоматической коммутации.

Общие сведения о системах АТС 339

АТС координатной системы и квазиэлектронные АТС 344

Цифровые АТС 347

Аппаратура оперативно-технологической

связи с временной коммутацией 349

Глава 19. Многоканачьные системы передачи 352

Особенности каналов связи и методы их уплотнения 352

Аналоговые многоканальные системы передачи 358

Цифровые многоканальные системы передачи 360

Цифровая первичная сеть 360

Глава 20. Технологическая телефонная связь

на железнодорожном транспорте 367

Классификация и назначение

технологической связи 367

Системы избирательного вызова 375

Магистральная и дорожная технологическая связь 382

Оперативно-технологическая связь

отделения железной дороги 385

Станционная технологическая связь 391

Единая цифровая платформа для организации общетехнологической и оперативно-технологической связи 395

Глава 21. Радиосвязь 399

Основные понятия 399

Станционная радиосвязь 402

Поездная радиосвязь 404

21.4. Ремонтно-оперативная радиосвязь 406

Радиорелейная связь 408

Перспективы развития железнодорожной радиосвязи 411

Цифровые системы радиосвязи 416

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 425

В приведенных единицах.

Введение

Системы транкинговой радиосвязи, представляющие собой радиальнозоновые системы подвижной УКВ радиосвязи, осуществляющие автоматической распределение каналов связи ретрансляторов между абонентами, являются классом систем подвижной связи, ориентированным, прежде всего, на создание различных ведомственных и корпоративных сетей связи, в которых предусматривается активное применение режима связи абонентов в группе. Они широко используются силовыми и правоохранительными структурами, службами общественной безопасности, транспортными и энергетическими компаниями различных стран для обеспечения связи подвижных абонентов между собой, со стационарными абонентами и абонентами телефонной сети.

Существует большое количество различных стандартов транкинговых систем подвижной радиосвязи общего пользования, отличающихся друг от друга методом передачи речевой информации (аналоговые и цифровые), типом многостанционного доступа, временным или кодовым, способом поиска и назначения канала (с децентрализованным и централизованным управлением), типом канала управления (выделенный и распределенный) и другими характеристиками.

Мы живем в такое время, когда доступ к информации является важнейшим фактором обеспечения оперативности и эффективности работы организаций. Поэтому необходимо обеспечить соответствие уровня мобильного доступа к информации растущему уровню мобильности современных организаций. Это касается и доступа в Интернет, и использование решений на базе Интернета.

С начала 90-х гг. системы "СмартЗона" устанавливаются по всему миру. "Скотланд Ярд" и ЮКОС, муниципалитет Рима и МВД России, транспортные предприятия и коммерческие операторы по достоинству оценили возможности системы, способной обеспечить связь через границы не только городов или областей, но и стран. Каждый из многочисленных пользователей находит в системе достоинства, привлекательные для него в первую очередь. Засекречивание речи и передача данных, непрерываемый телефонный разговор и телеметрия, диспетчеризация парка абонентов и многое другое заставили более миллиона человек сделать выбор в пользу систем семейства "СмартНет", к которому относится "СмартЗона"

Современные цифровые транкинговые системы радиосвязи знаменуют новый этап в развитии подвижной радиосвязи в России, да и во всем мире. По сравнению с сотовыми системами подвижной радиосвязи транкинговые оказываются в ряде случаев более экономичными, отличаясь многообразием реализаций в рамках одного стандарта при использовании оборудования от различных фирм-производителей.

Главная задача данной курсовой работы рассмотреть перспективы развития транкинговой связи (различных стандартов) в мире и в России в целом.

1. Транкинговая радиосвязь. Основные понятия

Системы транкинговой радиосвязи, представляющие собой радиально-зоновые системы подвижной УКВ-радиосвязи, осуществляющие автоматическое распределение каналов связи ретрансляторов между абонентами, являются классом систем подвижной связи, ориентированным, прежде всего, на создание различных ведомственных и корпоративных сетей связи, в которых предусматривается активное применение режима связи абонентов в группе. Они широко используются силовыми и правоохранительными структурами, службами общественной безопасности различных стран для обеспечения связи подвижных абонентов между собой, со стационарными абонентами и абонентами телефонной сети.

Цифровые стандарты транкинговой радиосвязи пока не получили широкого распространения в России, но уже сейчас можно говорить об их активном и успешном внедрении.

Цифровая транкинговая связь характеризуется такими характеристиками как (имеет такие преимущества как)

Высокая оперативность связи.

Передача данных.

Безопасность связи.

Услуги связи.

Возможность взаимодействия. Для служб общественной безопасности особенно актуальным является требование по обеспечению возможности взаимодействия подразделений различных ведомств для координации совместных действий при чрезвычайных ситуациях: стихийных бедствиях, террористических актах и т. п.

К наиболее популярным, заслужившим международное признание стандартам цифровой транкинговой радиосвязи, на основе которых во многих странах развернуты системы связи, относятся:, разработанный фирмой Ericsson;, разработанный Европейским институтом стандартов связи;25, разработанный Ассоциацией официальных представителей служб связи органов общественной безопасности;, разработанный фирмой Matra Communication (Франция);, разработанный фирмой Motorola (США).

Все эти стандарты отвечают современным требованиям к системам транкинговой радиосвязи. Они позволяют создавать различные конфигурации сетей связи: от простейших локальных однозоновых систем до сложных многозоновых систем регионального или национального уровня.

1.1 Общие сведения о стандартах цифровой транкинговой радиосвязи

Система EDACS

Одним из первых стандартов цифровой транкинговой радиосвязи был стандарт EDACS (Enhanced Digital Access Communication System), разработанный фирмой Ericsson (Швеция).

Цифровые системы EDACS выпускались на диапазоны частот 138-174 МГц, 403-423, 450-470 МГц и 806-870 МГц с разносом частот 30; 25; и 12,5 кГц.

Скорость передачи информации в рабочем канале соответствует 9600 бит/с.

Речевое кодирование в системе производится путем компрессии импульсно-кодовой последовательности со скоростью 64 Кбит/с, полученной с помощью аналого-цифрового преобразования сигнала с тактовой частотой 8 кГц и разрядностью 8 бит. Основными функциями стандарта EDACS, обеспечивающими специфику служб общественной безопасности, являются различные режимы вызова (групповой, индивидуальный, экстренный, статусный), динамическое управление приоритетностью вызовов (в системе может использоваться до 8 уровней приоритета), динамическая модификация групп абонентов (перегруппировка), дистанционное выключение радиостанций (при утере или краже радиосредств).

Одной из основных задач разработки системы было достижение высокой надежности и отказоустойчивости сетей связи на основе данного стандарта.

На сегодняшний день в мире развернуто большое количество сетей стандарта EDACS, в числе которых есть многозоновые сети связи, используемые службами общественной безопасности различных стран. В России функционирует около десяти сетей данного стандарта. Вместе с тем фирма Ericsson не проводит работ по совершенствованию системы EDACS, прекратила поставки оборудования для развертывания новых сетей данного стандарта и только поддерживает функционирование действующих сетей.

Система TETRAпредставляет собой стандарт цифровой транкинговой радиосвязи, состоящий из ряда спецификаций, разработанных Европейским институтом телекоммуникационных стандартов ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Стандарт TETRA создавался как единый общеевропейский цифровой стандарт. В настоящее время TETRA расшифровывается как Наземное транкинговое радио (TErrestrial Trunked RAdio).- открытый стандарт, т. е. предполагается, что оборудование различных производителей будет совместимо.

В стандарт TETRA входят спецификации беспроводного интерфейса, интерфейсов между сетью TETRA и цифровой сетью с интеграцией услуг (ISDN), телефонной сетью общего пользования, сетью передачи данных, учрежденческими АТС и т. п.

Радиоинтерфейс стандарта TETRA предполагает работу в стандартной сетке частот с шагом 25 кГц. Необходимый минимальный дуплексный разнос радиоканалов - 10 МГц. Для систем стандарта TETRA могут использоваться некоторые поддиапазоны частот. В странах Европы за службами безопасности закреплены диапазоны 380-385/390-395 МГц, а для коммерческих организаций предусмотрены диапазоны 410-430/450-470 МГц. В Азии для систем TETRA используется диапазон 806-870 МГц.

Стандарт TETRA обеспечивает два уровня безопасности передаваемой информации:

стандартный уровень, использующий шифрование радиоинтерфейса (обеспечивается уровень защиты информации, аналогичный системе сотовой связи GSM);

высокий уровень, использующий сквозное шифрование (от источника до получателя).

Сети TETRA развернуты в Европе, Северной и Южной Америке, Китае, Юго-Восточной Азии, Австралии, Африке.

Система APCO 25

Стандарт APCO 25 разработан Ассоциацией официальных представителей служб связи органов общественной безопасности (Association of Public safety Communications Officials-international), которая объединяет пользователей систем связи, работающих в службах общественной безопасности.

Стандарт APCO 25 предусматривает возможность работы в любом из стандартных диапазонов частот, используемых системами подвижной радиосвязи: 138-174, 406-512 или 746-869 МГц.

Заложенная в стандарте APCO 25 система идентификации абонентов позволяет адресовать в одной сети не менее 2 миллионов радиостанций и до 65 тысяч групп. При этом задержка при установлении канала связи в подсистеме в соответствии с функциональными и техническими требованиями к стандарту APCO 25 не должна превышать 500 мс (в режиме прямой связи - 250 мс, при связи через ретранслятор - 350 мс).

Наибольший интерес к данному стандарту проявляют специалисты МВД России. Пилотная сеть (пока не транкинговой, а конвенциональной радиосвязи) на основе двух базовых станций была развернута МВД России в Москве в 2001 г. В 2003 г. в Санкт-Петербурге к 300-летию города была развернута сеть диспетчерской радиосвязи на 300 абонентов в интересах различных силовых структур.

Система Tetrapol

Работы по созданию стандарта цифровой транкинговой радиосвязи Tetrapol были начаты в 1987 г., когда фирма Matra Communications заключила контракт с французской жандармерией на разработку и ввод в эксплуатацию сети цифровой радиосвязи Rubis. Сеть связи была введена в эксплуатацию в 1994 г. По данным фирмы Matra на сегодняшний день сеть французской жандармерии охватывает более половины территории Франции и обслуживает более 15 тыс. абонентов.

Системы связи стандарта Tetrapol имеют возможность работы в диапазоне частот от 70 до 520 МГц, который в соответствии со стандартом определяется как совокупность двух поддиапазонов: ниже 150 МГц (VHF) и выше 150 МГц (UHF). Большая часть радиоинтерфейсов для систем этих поддиапазонов является общей, различие заключается в использовании различных методов помехоустойчивого кодирования и кодового перемежения.

Скорость передачи информации в канале связи составляет 8000 бит/с.

В связи с тем, что с самого начала стандарт Tetrapol был ориентирован на обеспечение требований правоохранительных органов, в нем предусмотрены различные механизмы обеспечения безопасности связи, направленные на предотвращение таких угроз, как несанкционированный доступ в систему, прослушивание ведущихся переговоров, создание преднамеренных помех, анализ трафика конкретных абонентов и т. п.

В 1997 г. фирма Matra Communications выиграла тендер по созданию системы цифровой радиосвязи для королевской тайландской полиции. Контракт является частью заказа по модернизации полицейской радиосети, которая объединит 70 полицейских участков. Предполагается задействование самых современных возможностей системы, включая доступ к централизованной базе данных, электронную почту, сквозное шифрование информации, местоопределение. Имеются также сведения о развертывании нескольких систем в двух других странах юго-восточной Азии, а также в интересах полиции Мехико.

Система iDEN

Технология iDEN (integrated Digital Enhanced Network) была разработана компанией Motorola в начале 90-х годов. Первая коммерческая система на базе этой технологии была развернута в США компанией NEXTEL в 1994 г.

С точки зрения статуса стандарта iDEN можно охарактеризовать как корпоративный стандарт с открытой архитектурой. Это означает, что компания Motorola, сохраняя за собой все права по модификации системного протокола, предоставляет вместе с тем лицензии на производство компонентов системы различным производителям.

Данный стандарт разрабатывался для реализации интегрированных систем, обеспечивающих все виды подвижной радиосвязи: диспетчерской связи, мобильной телефонной связи, передачи текстовых сообщений и пакетов данных. Технология iDEN ориентирована на создание корпоративных сетей крупных организаций или коммерческих систем, предоставляющих услуги как организациям, так и частным лицам.

Система iDEN выполнена на базе технологии МДВР. В каждом частотном канале шириной 25 кГц передается 6 речевых каналов. Это достигается путем разбиения кадра длительностью 90 мс на временные интервалы по 15 мс, в каждом из которых передается информация своего канала.

В стандарте используется стандартный для Америки и Азии частотный диапазон 805-821/855-866 МГц. IDEN имеет самую высокую спектральную эффективность среди рассматриваемых стандартов цифровой транкинговой связи, он позволяет разместить в 1 МГц до 240 информационных каналов. Вместе с тем, размеры зон покрытия базовых станций (ячеек) в системах iDEN меньше, чем в системах других стандартов, что объясняется малой мощностью абонентских терминалов (0,6 Вт - для портативных станций и 3 Вт - для мобильных).

Первая коммерческая система, развернутая в 1994 г. компанией NEXTEL, в настоящее время является общенациональной и насчитывает около 5500 сайтов и 2,7 млн. абонентов. В США имеется другая сеть, оператором которой является компания Southern Co. Сети iDEN развернуты также в Канаде, Бразилии, Мексике, Колумбии, Аргентине, Японии, Сингапуре, Китае, Израиле и других странах. Общее число абонентов iDEN в мире на сегодня превышает 3 млн. человек.

В России системы iDEN не развернуты и нет сведений о разработках проектов сетей данного стандарта.

.2 Операторы многозоновых транкинговых сетей

АМТ. Это один из первых коммерческих операторов радиотелефонной связи в России. Сеть АМТ стандарта MPT-1327 построена на базе оборудования фирмы Nokia. В зону ее действия входят территория Москвы и Московской области на расстоянии до 50 км от МКАД, а также подмосковные города Солнечногорск, Дубна и их окрестности. Услуги компании рассчитаны как на индивидуальных потребителей (радиотелефоны), так и на корпоративных заказчиков (виртуальные ведомственные сети радиосвязи). В системе используются дуплексные и полудуплексные радиостанции. Кроме голосовой связи поддерживается передача данных. Имеется полноценный выход в телефонную сеть общего пользования, обеспечивается роуминг с регионами.

АСВТ («Русалтай»). Сеть «Русалтай» построена на основе оборудования Actionet фирмы Nokia. Ведущая базовая станция располагается на Останкинской башне, а 10 других развернуты в Московской области, чтобы обеспечить ее полное покрытие и частичное покрытие прилегающих районов. Пока услуги сети позиционируются как радиотелефонные, то есть клиент получает радиотелефон с прямым московским номером. Однако, в отличие от сотового телефона, предоставляемое компанией абонентское устройство способно работать и в полудуплексном режиме, который используется в транкинге для групповой связи. В сети «Русалтай» применяется не поминутный (как в сотовой связи), а посекундный биллинг, что при аналогичной стоимости эфирного времени позволяет абонентам существенно сокращать затраты.

«РадиоТел». Этот крупнейший оператор транкинговой связи на Северо-Западе, да и в России, входит в группу «Телекоминвест». Компания «РадиоТел» - единственный петербургский оператор мобильной связи, обеспечивающий построение иерархических систем связи для корпоративных пользователей, транкинговую связь с возможностью выхода в ГТС, экстренную связь со «Скорой помощью» (03), дежурными службами администрации города и Управления по делам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций. В зону охвата сети «РадиоТел» входит весь Петербург и ближайшие пригороды. Терминальное оборудование производится и поставляется корпорациями Ericsson и Maxon. В начале 1996 года компания создала собственную диспетчерскую службу «Петербургское такси 068», в настоящее время обслуживающую в городе более 50% вызовов такси по телефону.

В 1999 году по заказу одной из петербургских топливных фирм «РадиоТел» разработал проект «Передача данных для приема платежей по пластиковым картам основных платежных систем». Созданная система многофункциональна и позволяет решать несколько проблем, в том числе задачу обеспечения безопасности транзакций.

В 1999 году «РадиоТел» стал победителем тендера на организацию транкинговой связи для службы «Скорой медицинской помощи» и поставил ей 350 единиц оборудования. Сегодня каждая машина «Скорой помощи» в Петербурге радиофицирована этой компанией.

«МТК-Транк». Сеть «МТК-Транк» построена на основе оборудования SmartZone фирмы Motorola. Шесть сайтов обеспечивают уверенную связь в столице и на расстоянии не менее 10 км от МКАД для портативных и не менее 50 км от МКАД для автомобильных радиостанций. Сеть ориентирована на коллективных пользователей (организации), для которых характерны высокая мобильность персонала и произвольное распределение сотрудников по территории Москвы и области. Каждому клиенту выделяется собственная виртуальная сеть. Групповые и персональные вызовы осуществляются по всей зоне радиопокрытия с любой абонентской радиостанции без дополнительных манипуляций и переключений. Имеются возможности установления связи вне зоны покрытия сети в режиме talk-arround (прямой канал), а также выхода с абонентской станции в телефонную сеть общего пользования.

«РадиоЛизинг». Это первый в Москве оператор коммерческой транкинговой сети. Под торговой маркой Translink объединены несколько сетей:

локальные сети в диапазоне 160 МГц (на "прямых" симплексных каналах);

псевдотранкинговая сеть SmarTrunk II (с 1992 года);

многозоновая транкинговая сеть МРТ-1327, построенная на базе оборудования Fylde Microsystems.

В настоящее время работают пять базовых станций (22 канала), которые поддерживают уверенную связь в пределах 50 км от МКАД.

«Регионтранк». Компания предоставляет услуги радиотелефонной связи в Москве и Московской области, а также в регионах Центральной России. Первая из сетей связи на основе протокола ESAS, работающая в диапазоне 800 МГц, была введена в строй в 1997 году. Сейчас в Москве размещено шесть базовых станций, что обеспечивает уверенный прием в черте города для портативных абонентских станций и в ближнем Подмосковье - для автомобильных устройств. Отличительной особенностью услуг «Регионтранка» является разработка профессиональных бизнес-решений, в которых учитываются особые требования заказчиков. Например, для крупного московского таксопарка создан программно-аппаратный комплекс «Диспетчерская служба такси».

«Центр-Телко». Городская интегрированная система радиотелефонной связи «Система Транк» развернута в соответствии с постановлением правительства Москвы от 29 октября 1996 года. Сеть построена на основе оборудования EDACS, благодаря чему обеспечиваются высокая защищенность каналов связи и надежность работы системы в любых экстремальных ситуациях. Четыре базовые станции поддерживают функционирование портативных станций в Москве и ближайшем Подмосковье (4-7 км от МКАД), а автомобильных - в пределах 50 км от МКАД. Помимо традиционных для сетей радиосвязи сервисов в сети «Система Транк» предоставляются услуги передачи цифровых данных и определения местонахождения объектов.

2. Перспективы развития транкинговой радиосвязи

Краткий сравнительный анализ данных стандартов цифровой транкинговой радиосвязи по основным рассмотренным критериям позволяет сделать определенные выводы о перспективности их развития, как в мире, так и в России.

Стандарт EDACS практически не имеет перспектив развития. По сравнению с другими стандартами, он имеет меньшую спектральную эффективность и менее широкие функциональные возможности. Компания Ericsson не планирует расширять возможности стандарта и практически свернула производство оборудования.

Стандарт iDEN не предусматривает многих специальных требований, а также, несмотря на высокую спектральную эффективность, ограничен необходимостью использования диапазона 800 МГц. Вероятно, что системы данного стандарта имеют определенный потенциал и будут еще развертываться и эксплуатироваться, в особенности в Северной и Южной Америке. В других регионах перспективы развертывания систем данного стандарта выглядят сомнительными.

Стандарты TETRA и APCO 25 обладают высокими техническими характеристиками и широкими функциональными возможностями, включая выполнение специальных требований силовых структур, имеют достаточную спектральную эффективность. Самым главным доводом в пользу этих систем является наличие статуса открытых стандартов.

В то же время, большинство экспертов склоняется к мнению, что рынок цифровой транкинговой радиосвязи будет завоеван стандартом TETRA. Данный стандарт пользуется широкой поддержкой большинства крупных мировых производителей оборудования и администраций связи различных стран. Последние события на отечественном рынке профессиональной радиосвязи позволяют сделать вывод, что и в России данный стандарт получит наиболее широкое распространение.

В настоящее время завершается разработка второй стадии стандарта (TETRA Release 2 (R2)), направленной на интеграцию с мобильными сетями 3-го поколения, кардинальное увеличение скорости передачи данных, переход от специализированных SIM-карт к универсальным, дальнейшее увеличение эффективности сетей связи и расширение возможных зон обслуживания.

.1 Обзор проектов транкинговой радиосвязи в Европе

Многие европейские страны сделали свой выбор в пользу цифровых транкинговых стандартов для сетей профессиональной радиосвязи. В этой статье сделан краткий обзор реализованных и реализуемых проектов в Европе.

Великобритания уже начала внедрять и применять проекты на основе технологии TETRA. Команда проекта радиосети для служб общественной безопасности (Public Safety Radio Communication Project) создала сеть TETRA для полиции Великобритании. Несмотря на то, что эта сеть первоначально была создана для использования полицией, руководители проекта надеются, что вскоре пожарные бригады и бригады "скорой помощи" тоже присоединятся к числу ее пользователей. Сеть поддерживается специально созданной компанией-оператором Airwave.

Финляндия начала работать над сетью стандарта TETRA национального масштаба в 1998 г. Первая фаза проекта была запущена в эксплуатацию в январе 2001 г., и сейчас сеть действует почти на всей территории Финляндии. На данный момент сеть VIRVE используется различными пользователями, включающими полицию, пожарных, службу "скорой помощи", пограничные службы, службы береговой охраны и вооруженные силы.

Проект С2000 реализуется в Нидерландах. Сеть предназначена в основном для полиции, пожарных, службы "скорой помощи" и прочих общественных служб. Полное завершение строительства ожидается в 2004 г. Общее число базовых станций будет около 400. Ожидаемое число пользователей сети - 80 тыс.

Бельгия поддерживает проект под названием ASTRID (All-round Semi-cellular Trunking Radiocommunication system with Integrated Dispatchings). Так же как и С2000 в Нидерландах, этот проект имеет целью создание национальной сети TETRA. Планируемая сеть, в основном, предназначена для использования местной и федеральной полицией, пожарными, службой госбезопасности, службой "100" (Министерство здравоохранения) и обычными пользователями. Внедрение сети началось в 1998 г. Первоначальной целью было достижение национального радиопокрытия к концу 2003 г., однако проектирование сети затянулось. Основной причиной называются сложности в получении разрешений на установку мачт и антенных устройств.

Учитывая федеральную структуру Германии и разделение ответственности на национальном и региональном уровнях, процесс принятия решения о создании национальной сети был сложным и длительным. В 1996 г. власти различных регионов решили, что это будет цифровая сеть, основанная на европейском стандарте. Они, однако, не определили, какой именно стандарт должен использоваться. Вскоре после принятия этого решения в Берлине был создан первый пилотный проект на основе стандарта TETRA. Последующие отчеты рекомендовали устроить процедуру тендера для национальной сети на основе того же стандарта. Также сеть TETRA была создана в регионе Aachen. Эта сеть является частью так называемого "пилотного проекта трех стран" (Three Countries Trial). В рамках этого проекта оценивается эффективность сети TETRA при использовании ее несколькими государствами. Страны, вошедшие в этот проект: Бельгия, Германия и Нидерланды. Сети TETRA этих стран были объединены между собой для проведения тестирования.

Австрия, Италия, скандинавские страны, Ирландия (перечислены не все) также начали реализацию проектов сетей профессиональной радиосвязи на основе TETRA. Был организован совещательный орган, состоящий из представителей 13 стран, для обмена опытом, для выработки совместной позиции и оказания влияния на производителей, для решения частотных вопросов и для взаимной помощи. Представители совещательного органа провозгласили периодичность собраний два раза в год. Председателем органа является представитель Нидерландов.

Однако не все европейские страны остановили свой выбор на стандарте TETRA. Например, стандарт TETRAPOL, разработанный французской компанией MatraCommunications, был выбран для внедрения полицией Франции.

Также некоторое число небольших локальных сетей TETRA были реализованы в Испании, Чехии и Швейцарии.

2.2 Обзор перспектив развития транкинговой радиосвязи в России

Ведущей компанией на рынке транкинговой радиосвязи в России является ОАО "Тетрасвязь", образованное в 2004 году. «Тетрасвязь» предоставляет полный комплекс услуг по созданию сетей профессиональной цифровой радиосвязи TETRA от проектирования до запуска в эксплуатацию, включая предоставление услуг на базе существующих сетей.

"Тетрасвязь" - ведущий российский системный и сетевой интегратор, федеральный оператор услуг на базе систем ГЛОНАСС/TETRA по географии и числу абонентов, обладающий большим опытом и широкими возможностями по реализации масштабных телекоммуникационных проектов, собственными решениями для различных сегментов рынка. В 2007 году вошла в консорциум ATGroup. Зона профессионального присутствия охватывает 40 регионов, более 70 городов РФ. Головной офис находится в Москве, региональные представительства - в Санкт-Петербурге, Краснодаре, Нижнем Новгороде.

8 апреля в Москве состоялась Международная конференция «Проблемы модернизации телекоммуникационной инфраструктуры России и внедрение перспективных радиотехнологий», организованная Министерством связи и массовых коммуникаций РФ. Основной темой, вынесенной на обсуждение в ходе конференции, стала оценка современного состояния радиосвязи как важнейшего элемента инфраструктуры России, перспективы и направления ее дальнейшего развития.

На конференции с докладами выступили представители Минкомсвязи, территориальных управлений Роскомнадзора, научно-исследовательских и проектных институтов, организаций радиочастотной службы, компаний-лидеров телекоммуникационной отрасли, таких, как «Связьинвест», МТС, «Вымпелком», Motorola. Большой интерес аудитории вызвал доклад о современном состоянии и перспективах развития цифровой транкинговой радиосвязи в России, представленный федеральным оператором услуг профессиональной радиосвязи компанией «Тетрасвязь». Речь в докладе шла об европейском стандарте TETRA, который обладает рядом технологических и функциональных преимуществ по сравнению с сетями общего пользования и американским стандартом транкинговой связи APCO 25. На основе стандарта разрабатываются комплексные системы безопасности и управления как в мегаполисах, так и в российских регионах. При активном участии и внешнем контроле государственных организаций сети TETRA строятся в Московской, Владимирской, Курской областях, в Сочи - к Олимпиаде-2014, Владивостоке - к саммиту АТЭС-2012 для обеспечения эффективного взаимодействия правоохранительных служб

Как отмечается в докладе, реализация концепции развития стандарта TETRA в России до 2015 года связана с рядом ключевых факторов. Во-первых, симбиоз с российской системой ГЛОНАСС открывает новые перспективы использования TETRA как надежной транспортной среды в системах спутникового мониторинга, управления и диспетчеризации для экстренных служб и силовых ведомств. Во-вторых, обеспечение плавного перехода сетей на стандарт нового поколения TETRA-2 по мере появления релиза на рынке. В-третьих, постепенное создание объединенного пространства TETRA в России, формирующего зону безопасной жизнедеятельности в национальном масштабе.

Усиливается внимание со стороны государства к перспективным инвестиционным проектам в области телекоммуникаций, многие из которых связаны с такими масштабными имиджевыми мероприятиями, как, например, первая российская Зимняя Олимпиада и международный саммит стран Азиатско-Тихоокеанского региона.

Заключение

На рынке страны представлены практически все стандарты транкинговой подвижной радиосвязи, существующие на сегодня во всем мире. Россия - страна телекоммуникационных контрастов, и их надо устранять, если мы собрались занять прочные позиции на мировом рынке высоких телекоммуникационных технологий. Но, несмотря на все недостатки, отечественная индустрия высоких технологий демонстрирует неплохие 25-процентные темпы ежегодного прироста. Инвестирование денег в связь - это перспективные вложения в бизнес.

Развитие транкинговой радиосвязи незаслуженно (и не без помощи операторов сотовой радиосвязи) не получило должного роста в Российской Федерации в прошедшее десятилетие. Многие руководители, не понимая правильно разницу, сопоставляют профессиональную транкинговую радиосвязь с сотовой, и если речь заходит о стоимости абонентского оборудования (которая в два-три раза превышает стоимость абонентского оборудования мобильной радиосвязи), побеждает в итоге сотовая радиосвязь. Остается без внимания, что подвижная транкинговая радиосвязь - это, прежде всего, оперативная радиосвязь, где простым нажатием одной или нескольких клавиш происходит соединение абонентов.

Множество и других преимуществ у транкинговой радиосвязи перед сотовой: передача данных, безопасность связи, возможность проводить конференц-радиосвязь, нет беспокойства за трафик, так как зачастую плата (если это выделенная, коммерческая, сеть) проходит лишь абонентская, без учета трафика.

Нынешняя редакция Федерального закона Российской Федерации "О связи" предусматривает создание систем связи "двойного назначения". Однако о создании межведомственных систем радиосвязи в данной редакции умалчивается.

Государство, в собственности которого находится частотный диапазон, должно повлиять на развитие и модернизацию транкинговых сетей связи, вплоть до создания федеральных транкинговых сетей подвижной радиосвязи, выступить рефери в создании межведомственных систем транкинговой подвижной радиосвязи.

Список использованных источников

1.Шлома А.М., Бакулин М.Г. «Новые алгоритмы формирования и обработки сигналов в системах подвижной связи» [Текст] Горячая Линия - Телеком, 2008г.- 344с.

.Аннабел З.Д. «Мир телекоммуникаций. Обзор технологий и отрасли» [Текст] Олимп-Бизнес, 2002г.- 400с.

.Довгий С.С. «Современные телекоммуникации. Технологии и экономика» [Текст] Эко-Трендз, 2003г.- 320с.

.Шахгильдяна В.В. «Радиопередающие устройства: учебник для вузов» [Текст] Радио и связь, 2003г.- 560с.

.Катунин, Г.В. Мамчев, В. Н. «Телекоммуникационные системы и сети. Том 2. Радиосвязь, радиовещание, телевидение. Учебное пособие» [Текст] Горячая линия - Телеком, 2004г.- 672 с.

.Попов О.Б., Рихтер С.Г. «Цифровая обработка сигналов в трактах звукового вещания» [Текст] Горячая линия - Телеком, 2007г.- 341с.

.Мамчев Г.В. «Основы радиосвязи и телевидения. Учебное пособие для вузов» [Текст] Горячая линия-Телеком, 2007г.- 416 с.

.Мамаева Н.С. «Системы цифрового телевидения и радиовещания» [Текст] Горячая линия - Телеком, 2007г.- 254 с.

.Галкин В.А., Григорьев Ю.А. «Учебное пособие для вузов, по спец. "Информатика и вычислительная техника"» [Текст] "МГТУ им. Баумана" - 608 с.

.Крухмалев В.В., Гордиенко В.Н. «Основы построения телекоммуникационных систем и сетей» [Текст] М: BHV, 2005г. - 325 с.

Приложение 1

транкинговый радиосвязь оператор tetra

Обобщенные сведения о системах стандартов EDACS, TETRA, APCO 25, Tetrapol, iDEN и их технические характеристики

№ п/пХарактеристика стандарта (системы) связиEDACSTETRAAPCO25TetrapolIDEN1Разработчик стандартаEricsson (Швеция)ETSIAPCOMatra Communications (Франция)Motorola2Статус стандартакорпоративныйоткрытыйоткрытыйкорпоративныйкорпоративный с открытой архи- тектурой3Основные производители радиосредствEricssonNokia, Motorola, OTE, Rohde&SchwarzMotorola, E.F.Johnson Inc., Transcrypt, ADI LimitedMatra, Nortel,CS TelecomMotorola4Возможный диапазон рабочих частот, МГц138-174; 403-423; 450-470; 806-870138-174; 403-423; 450-470; 806-870138-174; 406-512; 746-86970-520805-821/ 855-8665Разнос между частотными каналами, кГц25; 12,5 (передача данных)812,5; 6,2512,5; 10256Эффективная полоса частот на один речевой канал, кГц256,2512,5; 6,2512,5; 104,1677Вид модуляцииFMp/4-DQPSKC4FM (12,5 кГц) CQPSK (6,25 кГц)GMSK (BT=0,25)M16-QAM8Метод речевого кодирования и скорость речепреобразованияадаптивное многоуровневое кодирование (преобразование 64Кбит/с и компрессия до 9,2 Кбит/с)CELP (4,8 Кбит/с)IMBE (4,4 Кбит/с)RPCELP (6 Кбит/с)VSELP (7,2 Кбит/с)9Скорость передачи информации в канале, бит/с96007200 (28800 - при передаче 4-х информационных каналов на одной физичекой частоте)960080009600 (до 32К при передаче данных в пакетном режиме)10Время установления канала связи, с0,25 (в однозоновой системе)0,2 с - при индив. вызове (min); 0,17 с - при групповом вызове (min)0,25 - в режиме прямой связи; 0,35 - в режиме ретрансляции; 0,5 - в радио- подсистемене более 0,5не более 0,511Метод разделения каналов связиЧастотный метод доступа к каналам связиМножественный доступ с временным разделением каналов (с использованием частотного разделения в многозоновых системах)Частотный метод доступа к каналам связиЧастотный метод доступа к каналам связиМножественный доступ с временным разделением каналов12Вид канала управлениявыделенныйвыделенный или распределенный (в зависимости от конфигурации сети)выделенныйвыделенныйВыделенный или распре- деленный (в зависимости от конфигурации сети)13Возможности шифрования информациистандартный фирменный алгоритм сквозного шифрования1) стандартные алгоритмы; 2) сквозное шифрование4 уровня защиты информации1) стандартные алгоритмы; 2) сквозное шифрованиенет сведений

Приложение 2

Функциональные возможности, предоставляемые системами стандартов цифровой транкинговой радиосвязи

№ п/пФункциональные возможности системы связиEDACSTETRAAPCO25TetrapolIDEN1Поддержка основных видов вызова (индивид., групповой, широковещ.)+++++2Выход на ТФОП+++++3Полнодуплексные абонентские терминалы++--+4Передача данных и доступ к централизованным базам данных+++++5Режим прямой связи++++н/с6Автоматическая регистрация мобильных абонентов+++++7Персональный вызов-++++8Доступ к фиксированным сетям IP+++++9Передача статусных сообщений+++++10Передача коротких сообщений-++++11Поддержка режима передачи данных о местоположении от системы GPS++н/с+н/с12Факсимильная связь-++++13Возможность установки открытого канала-+н/с+-14Множественный доступ с использованием списка абонентов-++++15Наличие стандартного режима ретрансляции сигналовн/с+++н/с16Наличие режима «двойного наблюдения»-+н/с+н/с

Приложение 3

Выполнение специальных требований к системам радиосвязи служб общественной безопасности

№Специальные услуги связиEDACSTETRAAPCO25Tetrapol1Приоритет доступа++++2Система приоритетных вызовов++++3Динамическая перегруппировка++++4Избирательное прослушивание++++5Дистанционное прослушивание-+н/с+6Идентификация вызывающей стороны++++7Вызов, санкционированный диспетчером++++8Передача ключей по радиоканалу (OTAR)-+++9Имитация активности абонентов---+10Дистанционное отключение абонентан/с+++11Аутентификация абонентовн/с+++

Приложение 4

Проекты ТЕТРА в России

Регион обслуживанияЗаказчикПроизводитель сетевой инфраструктуры, системаПроизводитель абонентского оборудованияо. ВалаамРусская православная церковьMotorola, Compact TETRAMotorolaЛенинградская областьЛенинградская АЭСMotorola, Compact TETRAMotorolaг. Междуреченск, Кемеровская областьУгольная компания "Южный Кузбасс"Rohde&Schwarz Bick Mobilfunk , ACCESSNET-TSepura Nokiaг. Нижний НовгородГлавное управление дорожного и транспортного хозяйства Нижегородской областиRohde&Schwarz Bick Mobilfunk, ACCESSNET-TSepura, Motorolaг. НоябрьскОАО "Сибнефть" ("Ноябрьскнефтегаз" и Омский НПЗ)Rohde&Schwarz Bick Mobilfunk, ACCESSNET-TSepura, Motorola, Nokiaг. Санкт-ПетербургЗАО "РадиоТел"Nokia, TBS400Nokia, Motorola

В процессе установки (заключение контракта)

Регион обслуживания ЗаказчикПроизводитель сетевой инфраструктуры, системаПроизводитель абонентского оборудованияБалтийский нефтепровод (Ярославль-Приморск)Компания "Транснефть"OTE , ElettraOTEг. МоскваМинистерство обороныRohde&Schwarz Bick Mobilfunk, ACCESSNET-TSepura, MotorolaОмская областьОАО "Сибнефть" (Омский НПЗ)Rohde&Schwarz Bick Mobilfunk, ACCESSNET-TSepura, Motorola, NokiaКалининградская областьМинистерство обороныRohde&Schwarz Bick Mobilfunk, ACCESSNET-TSepura, MotorolaСамарская область ("Средняя Волга")ФСК ЕЭСOTE, ElettraOTEСвердловская областьМПС Свердловская ж/дRohde&Schwarz Bick Mobilfunk, ACCESSNET-TSepuraТульская областьЧерепетская ГРЭСMotorola, Compact TETRAMotorolaСеверо-Западный регион России"Транснефть"OTE, Elettra,OTE, SepuraМетрополитен Санкт-ПетербургаМинистерство транспортаOTE. ElettraOTEПоволжский регион"Газпром"OTEOTEН.НовгородГУДТХMotorolaMotorolaМоскваАМТOTE, ElettraNokiaМетрополитен г. КазаньМинистерство транспортаMotorolaMotorola