Связь с подвижными объектами: системы радиальной связи
p align="left">Пример радиальной структуры: Городская сетьСтруктура зависит от числа абонентов. Если число абонентов менее 10 тыс., то сеть может быть построена по радиальной структуре с 1-й или 2-мя телефонными станциями. Рисунок 1. РАТС - районная АТС. В данном случае возможна пятизначная нумерация абонента. Максимальное число абонентов, как правило, 8000, т.к. 0 и 8-ка не используются. Реально же абонентов 5-6 тыс. Если число абонентов более 10 тыс., то используется многоузловая станция. Рисунок 2. Если число РАТС больше 5, 6, то используют узловой принцип передачи. Рисунок 3. УВС - устройство входящих соединений. Если число абонентов 800 тыс. и больше, то структура сети видоизменяется. В каждом узле будут находиться 2 устройства входящих и исходящих соединений. Рисунок 4. Каждая районная АТС городской сети имеет двухстороннюю связь с междугородной телефонной сетью. Таким образом, мы видим, что радиальную структуру связи целесообразно использовать для соединения малого количества абонентов. При этом сохраняется качество передачи данных, и надёжность линий связи. Линии связи являются важными составляющими систем радиальной связи, предлагаю рассмотреть это понятие поподробнее. 3. Линии связи и их характеристики Линия связи (ЛС) - совокупность технических средств и физическая среда, которые обеспечивают передачу сигналов от источника к получателю. Сигналы, используемые для передачи информации, условно можно разделить на два вида: - электрические сигналы; - радиосигналы. В соответствии с видом используемого для передачи сигнала, ЛС также можно подразделить на две основные группы: - проводные ЛС (направляющие, электрические); - беспроводные ЛС (радио ЛС). Определим диапазон частот ЛС, исходя из того, что общий диапазон используемых сигналов лежит в пределах от 0 Гц до десятков МГц. |
0…300 Гц | подтональный диапазон | | 300 Гц…3,4 кГц | тональный диапазон | | 3,4…5,9 кГц | сверхтональный диапазон | | свыше 5,9 кГц | высокочастотный диапазон | | |
Таблица 1. Для проводных ЛС. Электрические ЛС подразделяются на: - воздушные; - кабельные. В свою очередь, кабельные ЛС делят: - симметричные кабели; - коаксиальные кабели; - волоконно-оптические кабели. Воздушные ЛС классифицируют по виду используемого материала: - стальные; - медные; - биметаллические (внутри сталь, снаружи медь или алюминий). Воздушные ЛС имеют диапазон частот от 0 до 12 кГц. К ним относят высоковольтные линии электропередач, сети электропередач до 380 V и т.д. Соответственно, диапазон частот кабельных ЛС - от 12 кГц до 10 МГц. По характеру распространения радиоволны делят на: - поверхностные (земные); - пространственные. Для радио ЛС: |
Диапазон | Диапазон частот | Длина волны | | среднедлинноволновый | 3…30 кГц | 100 м…10 км | | длинноволновый | 30…300 кГц | 10…1 км | | средневолновый | 0,3 до 3 МГц | 1…0,1 км | | коротковолновый | 3…30 МГц | 100…10 м | | ультракоротковолновый | 30 МГц…30 ГГц | 10 м…1 см | | сверхинтеркоротковолновый | 30 ГГц…3000 ГГц | 10 мм…0,1 мм | | |
Таблица 2. Для радио ЛС Земные радиоволны распространяются вдоль земной поверхности (на расстоянии до 12 км от земли). В данном слое, называемом тропосферой, работает длинноволновый и средневолновый диапазон. Пространственные волны распространяются по прямой (свыше 12 км от земли). В слое стратосферы (12 км…60 км) распространяются короткие волны, слой свыше 60 км называют ионосферой, распространение волн в ней зависит от концентрации электронов, которая в свою очередь меняется с изменением климатических условий. 4. Классификация систем связи с подвижными объектами По назначению системы связи с ПО могут быть разделены на: - ведомственные (специализированные) радиотелефонные системы; - радиотелефонные системы общего пользования. Созданные первыми, ведомственные системы применяются в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и в строительстве, такси, скорой помощи, а также в различных аварийных службах. Эти системы предназначены для оперативного управления процессами производственной деятельности. Различают диспетчерские радиотелефонные системы, используемые для связи руководителя работ с абонентами ПО, а также для связи абонентов между собой и с радиосистемами передачи данных. Последние находят применение в автоматизированных системах управления производством, технологическими процессами и в таких системах, в которых от подвижного абонента (ПА) или к нему необходимо передавать с высокой скоростью большой объем информации. Однако в силу разобщенности ведомственных сетей, неэффективного использования ими спектра частот, ограниченности количества обслуживаемых подвижных абонентов, сложности унификации аппаратуры связи и управления, а также ряда других причин применение ведомственных систем носит ограниченный характер. Однако ведомственные системы радиосвязи с подвижными объектами несмотря на отмеченные недостатки могут просуществовать еще длительное время, что объясняется их практичностью и ориентацией на те условия и специфику работ, для которых они создавались и отрабатывались. Таким образом, становится актуальной задача преобразования и модификации этих систем в целях их объединения в единую сеть подвижной радиосвязи согласно концепции построения сети радиосвязи с подвижными объектами общего пользования. Одним из вариантов решения такой задачи может быть способ организации единого автоматизированного управления ведомственными и другими локальными системами радиоподвижной связи, объединяемыми в сеть радиосвязи с подвижными объектами общего пользования. Радиотелефонные системы общего пользования в настоящее время составляют основной вид связи с ПО. Они позволяют наиболее полно и эффективно использовать выделенный частотный спектр и, объединяя своих потребителей в одну группу, дают им возможность общего доступа к системе связи независимо от ведомственной принадлежности (по принципу городской телефонной сети). Указанное преимущество систем обеспечивает широкий комплекс услуг: автоматическое соединение абонентов между собой и с абонентами городской телефонной сети, а также других городов и государств с использованием междугородных и международных линий, передачу речи и данных, а в ближайшем будущем телексных и факсимильных сообщений, цветных графических изображений, информации из банков данных и т.п. Радиотелефонные системы общего пользования делятся на два вида: - системы с большими зонами обслуживания (БЗО - радиальные системы); - системы с малыми зонами обслуживания (МЗО - сотовые системы связи). 5.Радиальные системы. Сравнение БЗО и МЗО. Достоинства и недостатки Системы с большой зоной обслуживания основаны на использовании одной центральной радиостанции, обслуживающей зону большого радиуса (от 50 до 100 км). Мощность передатчика этой станции выбирается в зависимости от заданной напряженности поля на границах обслуживаемой территории и заключена в пределах от 100 до 250 Вт, а антенна располагается в наиболее высокой точке зоны обслуживания. Широкому внедрению таких систем препятствует ряд присущих им недостатков, прежде всего невозможность существенного увеличения количества обслуживаемых абонентов. Также, для систем БЗО необходимо: - исключать влияние мощных передатчиков на приемники центральных станций, так как на центральных станциях (УКВ-диапазон) они используются совместно; - исключать влияние мощных передатчиков центральных станций соседних зон на работу центральной станции данной зоны; - контролировать качество связи внутри каждой зоны для подвижных абонентов, находящихся на различных удалениях от центральной станции данной зоны; - тщательно планировать частотную обстановку в выделенном диапазоне; - обеспечивать равнодоступность каналов связи со стороны подвижных объектов. Тем более, увеличение числа каналов на ограниченной территории обслуживания вызывает необходимость соответствующего увеличения числа центральных станций (ЦС), работающих с достаточно большой мощностью. Это обстоятельство при наличии круговой диаграммы направленности антенны ЦС приводит к возможности возникновения взаимных помех для большинства радиостанций ПА, находящихся в зоне обслуживания. Кроме того, значительному увеличению числа каналов препятствует ограниченность выделяемого спектра радиочастот и невозможность повторного использования каналов в близлежащих районах из-за большой мощности передатчика. Другие недостатки связаны с многолучевостью распространения радиоволн при работе в городских условиях с плотной застройкой и наличием радиозатененных зон, что может вызвать значительные искажения сигналов и даже их пропадание на дальностях, близких к предельным. Отметим также возможность возникновения интермодуляционных помех из-за достаточно плотного расположения каналов. В связи с перечисленными причинами возникла необходимость интенсивных поисков и исследований в области разработки систем с большой эффективностью использования выделенного спектра и высокой пропускной способностью, которые были бы в состоянии обслуживать большое количество абонентов. Эти исследования начались на рубеже 60-70-х годов и привели к созданию территориальных систем с малыми зонами обслуживания, получивших название сотовых систем радиосвязи с подвижными объектами. Сотовые системы подвижной радиосвязи имеют принципиально новую структуру, основанную на сотовом построении и распределении частот, согласно которому зона обслуживания делится на большое число ячеек ("сот"), каждая из которых обслуживается отдельной радиостанцией небольшой мощности, находящейся в центре ячейки (рис. 1). Небольшая мощность передатчиков в системах МЗО и, соответственно, небольшой радиус их действия, допускает организацию повторения частот приема-передачи через 1 - 2 зоны. Это позволяет реализовать основное достоинство сотовой системы - обеспечение высококачественной радиосвязью большого количества ПА в условиях ограниченного частотного диапазона. К достоинствам систем МЗО также относятся: - применение сравнительно маломощных передатчиков в базовых станциях и, как следствие этого, экономия радиоспектра за счет динамического распределения частот выделенного диапазона между зонами обеспечения связи; - возможность гибкого эволюционного развития системы МЗО (за счет, например, увеличения или уменьшения числа зон обслуживания); К недостаткам систем МЗО относятся: - увеличение стоимости систем в целом за счет использования большого числа стационарных базовых станций; - необходимость применения аппаратуры непрерывного слежения за подвижными абонентами, т.к. распределение каналов связи меняется от зоны к зоне и поэтому возможны перерывы связи при пересечении подвижными абонентами границ сопряженных зон. По принципам реализации управления СРПО подразделяются на следующие группы: СРПО с ручным управлением, в которых реализуется ручная коммутация радиоканалов как между подвижными объектами, так и между подвижными и стационарными абонентами, ручная коррекция и визуальный контроль оператором режимов работ как абонентских радиопередающих станций (АРС), так и аппаратуры центральных (базовых) станций и т.д.; СРПО с автоматизированным управлением, в которых только часть операций выполняются человеком, а большая часть операций по обслуживанию подвижных объектов - посредством управляющих вычислительных средств (УВС) согласно заданным алгоритмам работы; СРПО с автоматическим управлением, в которых все основные операции установления связи и контроля за работой системы реализуются за счет организации систем автоматического управления - без участия человека-оператора. В последнее время наибольшее распространение получили СРПО, имеющие: - сотовую или квазисотовую структуры; - автоматизированное или автоматическое управление; - возможность входа в сеть общего пользования или сопряжения с другой СРПО; - возможность передачи цифровых сигналов управления и прямого и обратного преобразования информации (в том числе и речи) в цифровую форму и обратно. Внедрение в ССПР цифровых методов обработки информации в самом ближайшем будущем позволит получить абонентам целый ряд дополнительных услуг: доступ к международным базам данных, факсимильная связь, определение местоположения ПА с большой точностью, получение медицинских данных и т.д. Как уже отмечалось выше, ССПР характеризуются высокой эффективностью использования спектра. Наконец, они могут найти применение в качестве временного средства для полной или частичной замены в короткие сроки проводной телефонной связи в новых районах застройки и обеспечения связью абонентов, проживающих или временно находящихся в труднодоступных районах. Интенсивное использование ССПР за рубежом началось в начале 80-х годов. К 1985 г. ССПР наиболее широко эксплуатировалась в США, Японии, Скандинавских странах. В настоящее время осуществляется их внедрение в ФРГ, Великобритании, Франции и ряде других стран. Заключение Радиальная система связи продолжает уверенно расширять рынок предоставления услуг, и если раньше многие ничего о ней не знали, то теперь вряд ли найдется человек, который ничего не слышал о радиальной системе связи. Радиальная система связи получает все более широкое распространение, услуги на пользование ею становятся все более дешевыми, а преимущества, которые предоставляет радиальная система связи более чем очевидны. Особое значение радиальные сети приобретают в связи с активным внедрением во все сферы человеческой деятельности персональных компьютеров, разнообразных баз данных, сетей ЭВМ. Доступ к ним через радиальные сети связи позволит подвижному абоненту оперативно и надежно получить необходимую информацию. Соответственно возрастет и роль систем связи, повысятся требования к качеству передачи информации, пропускной способности, надежности работы, что характерно для радиальных систем связи. Увеличение объема информации потребует сокращения времени доставки и получения абонентом необходимой информации. Именно поэтому уже сейчас наблюдается устойчивый рост мобильных средств радиосвязи (автомобильных и портативных радиотелефонов), которые дают возможность сотруднику той или иной службы вне рабочего места оперативно решать производственные вопросы. Радиотелефон перестал быть символом престижа и стал рабочим инструментом, который позволяет более эффективно использовать рабочее время, оперативно управлять производством и постоянно контролировать ход технологических процессов, что обеспечивает дополнительные доходы при использовании радиотелефона в производстве. Внедрение радиальных систем связи во многие отрасли народного хозяйства позволит резко повысить производительность труда на подвижных объектах, добиться экономии материально-трудовых ресурсов, обеспечить автоматизированный контроль технологических процессов, создать надежную систему управления транспортными средствами или мобильными роботами, распределенными на большой территории и входящими в состав гибких автоматизированных систем управления. Список литературы: 1. Коноплянко В.И., Богачев В.М., Гуджоян О.П., Зырянов В.В., Гомоненко Ю.В. Информационные технологии на автомобильном транспорте. - М.: Изд. МАДИ (ГТУ), 2002. - 223 с. 2.Кочерга В.Г., Зырянов В.В., Коноплянко В.И. Интеллектуальные транспортные системы в дорожном движении. Учебное пособие. - Ростов-на-Дону: Изд. РГСУ, 2001. - 108 с. 3. Горев А.Э. Информационные технологии и средства связи на автомобильном транспорте. - СПб.: СПбГАСУ, 1999. - 162 с. 4. Кочерга В.Г., Зырянов В.В. Оценка и прогнозирование параметров дорожного движения в интеллектуальных транспортных системах. - Ростов-на-Дону: Изд. РГСУ, 2001. -130 с. 5.Бронштейн Д.П. Вычислительные центры в системе контроля автотранспортной информации. - М.: Транспорт, 1998. 6. Шувалов В.П. Телекоммуникационные системы и сети [том 2] Москва 2004 г. 7. Ерёменко Ю.И., Штангей С.М. Современные информационные технологии 2003 г. ТНТ
Страницы: 1, 2
|