Й учебный вопрос. Профессиональные системы подвижной радиосвязи

Кафедра инфокоммуникационных технологий и систем связи

«УТВЕРЖДАЮ»

ВрИО Заведующего кафедрой №35

А.В. Асанин

Г.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

НА ГРУППОВОЕ ЗАНЯТИЕ

по учебной дисциплине Организация связи и оповещения в РСЧС и ГО

Тема 2. Системы радиосвязи

Занятие 2/3. Системы радиосвязи, используемые в РСЧС

Время: 4 часа

Учебные группы:

Обсуждена на заседании кафедры

«___» ______________ 201__ г.

протокол №__

Химки 2016

I. Учебные и воспитательные цели:

1. Помочь студентам уяснить место профессиональных и коммерческих радиосистем, понять принципы их построения.

2. Познакомить обучаемых с основными стандартами профессиональной и коммерческой радиосвязи.

3. Учить студентов грамотному конспектированию материала занятия.

II. Учебно-материальное обеспечение:

Проектор, презентация.

III. Расчет учебного времени:

Содержание занятия	Время, мин.
Вступительная часть
Учебные вопросы: 1. Профессиональные системы подвижной радиосвязи. 2. Системы сотовой связи. 3. Аналоговые и цифровые системы радиорелейной связи. 4. Спутниковые системы связи. 5. Системы фиксированного беспроводного доступа к телекоммуникационным ресурсам.
Заключительная часть

IV. Литература для самостоятельной работы обучающихся:

1. Крухмалев В. И. и др. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей. Учебник. Горячая линия-Телеком, М.: 2008. 2000у.

2. Моторкин В.А. и др. Практические основы радиосвязи. Учебное пособие. Химки, ФГОУ ВПО АГЗ МЧС России, 2011. 2476к.

3. Папков С.В, Шевченко С.А. Основы организации связи в подразделениях МЧС России. Учебное пособие. Химки, ФГОУ ВПО АГЗ МЧС России, 2009. 2297к.

4. Моторкин В.А. и др. Курс лекций по дисциплине (специальность – защита в ЧС) «Системы связи и оповещения» (учебное пособие) – Химки: АГЗ МЧС России - 2011. 2673к.

5. Постановление Правительства РФ от 28.03.2005 г. № 161 «Об утверждении Правил присоединения сетей электросвязи и их взаимодействия».

6. Приказ МЧС России от 15.02.2005 г. №73 «О мероприятиях по совершенствованию обеспечения связью ДЛ системы МЧС России».

7. Приказ МЧС России от 16.02.2005 г. №76 «Об утверждении Положения о системе связи Министерства РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий».

8. Приказ МЧС России от 15.08.95 г. № 569 «О развитии государственной системы предупреждения и ликвидации ЧС».

9. Регламент радиосвязи.

Содержание занятия

В начале занятия руководитель объявляет тему и учебные вопросы. Предлагает обучаемым активно участвовать в обсуждении учебных вопросов. Методика обсуждения учебного вопроса: преподаватель схематично излагает существо рассматриваемого аспекта, обучаемые конспектируют и сопоставляют полученную информацию с материалом лекций 1, 2 и 3/1.

Системы радиосвязи практически полностью занимают нишу беспроводных методов передачи информации.

На практике различают две группы беспроводных систем – это системы, которые реализуют технологии подвижной и фиксированной связи. Это разделение строится по признаку мобильности пользователей системой.

На этом занятии мы ближе познакомимся с ними.

й учебный вопрос. Профессиональные системы подвижной радиосвязи

Подвижная радиосвязь переживает во всем мире стремительное развитие. Глобальной стратегией развития подвижной радиосвязи является разработка и внедрение единых международных стандартов, и создание на их основе международных и глобальных сетей общего пользования.

По способам использования частотного ресурса системы подвижной радиосвязи разделяются на следующие классы:

- системы связи с закрепленным за абонентами частотным каналом связи (традиционная, конвенциональная наземная радиосвязь);

- системы связи со свободным доступом абонентов к общему канальному ресурсу (транкинг);

- системы связи с пространственно-разнесенным повторным использованием частот (сотовая радиосвязь).

К профессиональным, как правило, относят первые два класса систем подвижной радиосвязи.

В конвенциональных системах радиосвязи могут использоваться как симплексные, так и дуплексные каналы радиосвязи. Типовые структурные схемы рассматриваемых систем радиосвязи приведены на Рис. 1, 2.

Здесь используется принцип фиксированного закрепления каналов связи за определенными абонентами. В этом случае максимальное количество обслуживаемых абонентов на одной частоте (канале) зависит от интенсивности связи (количества сеансов связи в единицу времени), продолжительности сеанса связи и допустимой вероятности блокировки канала связи.

Рис. 1. Симплексная PMR

Рис. 2. Дуплексная (полудуплексная) PMR

Принцип свободного доступа абонентов к общему частотному ресурсу получил название "транкинг" (trunking). В соответствии с "Концепцией использования в России транкинговых систем при организации коммерческих сетей связи" под термином "транкинг" понимается метод равного доступа абонентов к общему выделенному пучку каналов, при котором конкретный канал закрепляется для каждого сеанса связи индивидуально в зависимости от распределения нагрузки в системе.

Схема транкинговой системы приведена на Рис. 3. В ее типовой состав:

базовая радиостанция, включающая группу приемопередатчиков, комбайнер (устройство объединения радиосигналов на передачу) и антенное устройство, выполняет функции передачи и приема, управления радиоканалами и выходной мощностью;

модуль управления базовой станцией и контроллер базовой станции, обеспечивающие коммутацию для нескольких БС, выход на внешние сети;

терминал управления сетью.

Транкинговая система может быть многозоновой и однозоновой. В каждой зоне устанавливается БС, через которую обеспечивается радиосвязь с абонентами системы. В качестве абонентских устройств используются стационарные и подвижные радиостанции, которые могут работать в симплексном, дуплексном или полудуплексном режиме.

Рис. 3. Система транкинговой связи

При расположении БС в центре зоны используются всенаправленные антенны, а при необходимости могут использоваться направленные антенны. Прием и передача могут осуществляться с использованием одной приемопередающей антенны, либо на отдельные приемную и передающую антенны.

Транкинговые системы могут работать в следующих режимах:

1. Режим персональной (индивидуальной) радиотелефонной связи. В этом режиме связь между абонентами осуществляется через ретранслятор без выхода в ТФОП.

2. Групповой (диспетчерский) режим связи. Групповой режим предназначен для обеспечения одновременной связи между всеми участниками группы. Разговор между вызывающим абонентом и лицом, к которому он обращается будут слышать все члены группы.

3. Режим связи через внешнюю сеть. В этом случае подвижный абонент может связаться с любым абонентом учрежденческой станции, городской ТФОП и т.п.

4. Режим непосредственной связи между радиостанциями. Мобильные и портативные радиостанции могут связаться между собой непосредственно в обход ретранслятора. Это удобно в тех случаях, когда подвижные абоненты находятся в радиусе действия своих радиостанций, но вне зоны обслуживания ретранслятора.

Принцип работы системы иллюстрируется Рис. 4. Темные области указывают на занятость ретранслятора, а темные области самой нижней линии свидетельствуют об одновременной занятости всех каналов базовой станции, когда абонент не может получить немедленный доступ ни к одному из каналов. Такая ситуация называется блокировкой каналов.

Если бы каналы не были сформированы на основе транкинга, то только один из них был бы доступен абоненту, как это происходит в обычной системе радиосвязи.

Рис. 4. Блокировка транкинговой радиосети

При автоматическом доступе к нескольким каналам на основе транкинга, вероятность быть заблокированным или получить отказ значительно уменьшается.

Средняя нагрузка в транкинговой системе обычно варьируется в пределах от 25 до 100 абонентов. Факторами, определяющими нагрузочные возможности системы, являются режимы работы (индивидуальная или диспетчерская связь), частота обращения абонентов и показатель уровня обслуживания, исходя из этого, определяется необходимое число каналов.

Качество обслуживания характеризуется вероятностью получения доступа к свободному каналу с первой попытки. Характеристиками качества обслуживания для транкинговой системы с различным числом каналов при продолжительности занятия канала 36 сек/час (считается стандартным для систем стандартной радиосвязи), приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики качества обслуживания

Число каналов в системе	Число пользователей на канал, при котором:
Р=90%	Р=95%	Р=99%

Транкинговые системы отличаются многообразием. Их можно классифицировать по различным признакам: по диапазону частот, способам организации радиоканалов, управления работой и др.

Для транкинговых систем связи ГКРЧ Российской Федерации выделены частоты в диапазонах 160, 400 и 800 МГц.

Как и у всех систем радиотелефонной связи, у транкинговых систем на абонентском участке присутствует радиоканал. Способ его организации в разных транкинговых системах может быть различным, а именно: симплексный, дуплексный, а также двухчастотный симплекс (полудуплекс), т.е. когда прием и передача ведутся на различных частотах, однако технически не обеспечена одновременная двусторонняя передача информации.

Для современных систем связи обязательным условием является применение дуплексной радиосвязи. Это накладывает существенные ограничения на выбор частот рабочих каналов, так как абонентские радиостанции должны иметь развязку между приемником и передатчиком. Это можно выполнить в 2-диапазонном варианте (например, 160 и 450 МГц), либо при большом дуплексном разносе в одном диапазоне (например, передача 403-430 МГц, прием 450-470 МГц – Рис. 5).

Рис. 5. Относительный частотный план базовых станций радиотелефонной сети МЧС России в диапазоне 450 МГц

В системах без канала управления используются различные аналоговые и цифровые протоколы. В них, как правило, имеет место неравномерная нагрузка приемопередающего оборудования, которая отрицательно сказывается на качестве работы приемопередатчиков. Однако эти системы более дешевы по сравнению системами, имеющими канал управления.

Системы с каналом управления более совершенны, чем системы без канала управления. В них один или несколько радиоканалов выделяются для передачи и приема сигналов управления, а остальные – для передачи информации.

Особое распространение из аналоговых стандартов получили SmarTrunk II и MPT 1327.

Общие тенденции, связанные с интеграцией систем подвижной радиосвязи, расширением зоны обслуживания, развитием услуг связи и взаимодействием с современными цифровыми сетями связи, привели к необходимости разработки общеевропейского стандарта на цифровые транкинговые системы подвижной радиосвязи, получившего название ТЕТRА (ТransEuropean Trunced Radio). Стандарт ТЕТRА и системы связи на его основе как новое поколение РМR, следующее за аналоговыми.

Понятие множественного доступа (английский эквивалент multiple access) связано с организацией совместного использования ограниченного участка спектра многими пользователями. Традиционный подход предполагает пять вариантов множественного доступа:

1. Множественный доступ с частотным разделением каналов связи.

2. Множественный доступ с временным разделением каналов связи.

3. Множественный доступ с кодовым разделением каналов связи.

4. Множественный доступ с пространственным разделением каналов связи.

5. Множественный доступ с поляризационным разделением каналов связи.

Практический интерес для сотовой связи представляют первые три из них. Четвертый метод фактически используется в реализации принципа повторного использования частот, в частности при делении ячейки на сектора с использованием направленных антенн, но обычно этот прием не преподносится как один из методов множественного доступа. Поляризационное разделение является чисто теоретическим.