2.5.2. Радиотелефонная связь

Беспроводные системы телефонной связи, обычно называемые систе­мами радиотелефонной связи, а за рубежом — Wireless Local Loop (WLL), в последние годы получили большое развитие. Они чаще всего использу­ются в качестве региональных телефонных систем для связи с мобильны­ми (mobil — подвижный) абонентами, а также для связи со стационарны­ми объектами в тех случаях, когда отсутствуют проводные телефонные линии (например, в новостройках, сельской местности и т.д.).

Создание систем радиотелефонной связи не требует прокладки до­рогостоящих телекоммуникаций, проведения сложных инженерных работ, связь может быть организована в считанные дни независимо от рельефа местности и погодных условий.

Технология радиотелефонной связи позволяет обеспечить потребно­сти крупных городов, быстрорастущих пригородов и дачных поселков, малых городов и редконаселенной сельской местности без развитой сис­темы телекоммуникаций.

Технология радиотелефонной связи может обеспечить надежную и оперативную связь ответственного работника, бизнесмена, коммерсанта, специалиста со своими сотрудниками и партнерами, где бы он ни находился: в другой организации, на совещании или симпозиуме, на даче, в лесу или на пляже.

Радиотелефонная связь может являться конкурентоспособной альтернативой для постоянного использования вместо проводной телефонии, ибо последняя представляет собой довольно сложное хозяйство, тре­бующее значительных капитальных вложений и трудоемкого текущего обслуживания, да подчас и не обеспечивает нужной оперативности со­единения.

По сравнению с обычной проводной телефонной системой беспроводная обладает существенными достоинствами:

• возможностью создания в любых условиях, независимо от природных условий и наличия                                         инфраструктуры телекоммуникаций;
• обеспечением надежной и оперативной связи с мобильными пользователями;
• меньшей трудоемкостью работ по организации системы и на поря­док более быстрыми темпами ввода в                  эксплуатацию;
• меньшими в 2-3 раза капитальными затратами на ее создание;
• меньшим сроком окупаемости системы;
• более широким сервисом, в частности, по управлению системой и по защите информации.

В настоящее время радиотелефонная связь нашла широкое примене­ние в основном среди юридических субъектов: на предприятиях и в организациях, в фирмах и коммерческих компаниях; в экстренных си­туациях; для оперативной координации дел и представительских функ­ций, для оперативного организационного управления производством и технологическими процессами и много другого.

Среди радиотелефонных систем можно выделить такие их разновид­ности, как системы сотовой радиотелефонной связи; системы транкинговой радиотелефонной связи; телефоны с радиотрубкой; радиотелефонные удлинители; системы персональной спутниковой радиосвязи.

В настоящее время в мире существует около полусотни различных стандартов, определяющих протоколы функционирования радиотелефонных систем.

Системы сотовой радиотелефонной связи. В 1991 году появились первые рекламные объявления по предостав­лению услуг сети сотовой радиотелефонной связи. Предлагалось за 2000 долларов приобрести небольшой чемоданчик (абонентский радиотеле­фон) весом в пять килограммов и столько же уплатить за подключение к сети. Сейчас трудно поверить, что это предложение находило спрос, ибо современные абонентские радиотелефоны свободно помещаются в кармане, весят около 200 г, их стоимость — в пределах нескольких сотен долларов, а подключение к сети обходится примерно в 100 долла­ров, а иногда и вообще бесплатно. При этом не следует забывать, что шесть лет назад перспективы развития сотовой связи в России были весьма призрачны и могли рассматриваться лишь в теории. Но практика опровергла все сомнения скептиков — за прошедшие годы сотовая радиотелефонная связь победными шагами прошла по всей стране от западных ее границ до побережья Тихого океана, и количество абонентов сетей этой связи превысило 300 тысяч человек.

Сотовая система радиотелефонной связи обслуживает территорию, разделенную на много небольших зон — сот (cell — сота), каждая из которых обслуживается своим комплектом радиооборудования. Эти зоны на плане города формируют структуру, похожую на пчелиные сотовые ячейки, откуда и пошло название этого вида радиотелефонной связи.

Граница соты определяется зоной устойчивой радиосвязи и зависит от мощности приемно-передающего радиоустройства, топологии местности и частотного диапазона работы системы. Чем выше полоса частот работы системы, тем меньше радиус соты, но тем лучше проникающая способ­ность сигнала через стены и другие препятствия и, что также важно, большая миниатюрность радиоаппаратуры и возможность организации большего количества абонентских радиоканалов. Современные сотовые системы работают на частотах 450, 800, 900 и 1800 МГц.

Комплект радиооборудования соты включает в себя ретранслятор (приемно-передающее радиоустройство), базовую станцию, радиоантен­ну и портативные радиотелефоны абонентов, обслуживаемые этой со­той. Количество последних в соте не является постоянной величиной, ибо абоненты мобильные и при передвижениях перемещаются из соты в соту. При этом при пересечении границы между сотами радиотеле­фонный аппарат автоматически переходит на обслуживание в другой соте (подключается к ближайшему ретранслятору).

Для разговора с интересующим его собеседником абонент сотовой связи просто набирает на клавиатуре своего радиотелефона соответст­вующий телефонный номер и через посредство базовой станции соеди­няется с ним.

Транкинговые радиотелефонные системы. Транкинговая связь — наиболее оперативный вид двухсторонней мо­бильной связи, максимально эффективной для координации подвиж­ных групп абонентов.

Транкинговые системы связи менее интересны для индивидуальных пользователей (связь между ними остается прерогативой сотовых радио­телефонных систем); они более перспективны и эффективны для корпо­ративных организаций, для групповых пользователей — для “мгновен­ной” связи между группами пользователей, объединившимися по организационному признаку или просто “по интересам”. Часто график (передача информации) замыкается в основном внутри транкинговых систем, и выход абонентов в телефонные сети общего пользования хотя и возможен, но предполагается только в исключительных случаях.

Система транкинговой связи (trunk — ствол) включает в себя базовую станцию (иногда несколько и с ретрансляторами) и абонентские радио­станции (транковые радиотелефоны) с телескопическими антеннами.

Базовая станция связана с телефонной линией и сопряжена с ретранслятором с большим радиусом действия — до 50-100 км. Тран­ковые радиотелефоны исключительно надежны, компактны и выпол­няются в нескольких вариантах: носимом — радиус действия 20-35 км, вес от 300 до 500 г; возимом — радиус действия 35-70 км, вес около 1 кг; стационарном — радиус действия 50-120 км, вес обычно больше 1 кг. Усредненные возможности транкинговой связи по охвату террито­рии показаны на рис.2.9.

Вообще для транкинговых систем характерно новейшее оборудова­ние, выполненное с использованием высоких технологий, поддержи­ваемое хорошим сервисом как для абонента, так и для оператора сети, оборудование, обеспечивающее полноценную дуплексную или полуду­плексную радиотелефонную связь с подвижными объектами, работу в аналоговом и цифровом режимах. 

При помощи транкинга малое число радиоканалов динамически рас­пределяется между большим числом пользователей. На один канал при­ходится до 50 и более абонентов; поскольку абоненты не очень интен­сивно используют телефон, а базовая станция работает в режиме концентратора (то есть распре-деляет все радиоканалы только между об­ратившимися к ней абонентами), вероятность ситуации “занято” неве­лика (существенно меньше, чем при жестком прикреплении даже не­скольких абонентов к одному каналу).

Рис. 2.9. Возможности транкиговой связи по охвату территории

Радиотелефоны могут работать как в системе, находясь в зоне дей­ствия базовой (базовых) станции и через нее связываясь с любым або­нентом телефонной сети (в том числе и с транкинговым абонентом), так и индивидуально друг с другом, находясь как внутри, так и вне зоны базовых радиостанций. В первом случае непосредственная связь абонентов обеспечит большую опера-тивность соединения. Возможность непосредственной связи абонентов без участия базовой станции основ­ное, глобальное отличие транкинговых систем от сотовых.

Общее количество абонентов транкинговых систем связи в России на середину 1997 года превысило 40 тысяч.

Телефоны с радиотрубкой. Телефоны с радиотрубкой или просто радиотелефоны — это теле­фонные аппараты, имеющие обычную проводную связь с телефонной АТС, в которых шнур к телефонной трубке заменен на радиолинию. Для реализации такой возможности и в телефонном аппарате, и в телефонной трубке имеются маломощные приемо-передающие ра­диоустройства.

Используются подобные телефоны в офисах, производственных по­мещениях, в домашних квартирах, на дачных участках. Дальность дей­ствия их составляет от ста метров до нескольких километров в зависи­мости от модели радиотелефона и условий их использования. Внутри помещений, особенно при металлических перегородках (в гаражах, на­пример), и вне помещений при наличии объемных радиоэкранирующих конструкций, железобетонных зданий и сооружений дальность дей­ствия их может существенно снижаться.

Большинство радиотелефонов допускают возможность приема звон­ков и при отсутствующей радиотрубке (через громкоговорящие обрати­мые динамики, например) и разговоры между абонентом с радиотруб­кой и человеком, находящимся у телефонного аппарата.

Радиотелефоны выпускаются многими фирмами, на отечественном рынке более других представлены модели фирмы Panasonic: KX-T9080, КХ-Т9280, КХ-Т7980, обеспечивающие дальность связи до 2 км; КХ-Т9350, с возможностью подключения до 4 радиотрубок; фирм: Samsung - SP-R915, SP-R918, SP-R919, Sanyo - CLT 55, SLT 75 с Дальностью связи до 5 км, Sharp, Siemens и др.

Например, радиотелефон Panasonic KX-T9550 работает в диапазоне частот 900 МГц, имеет автоответчик и обеспечивает:

• двухстороннюю внутреннюю голосовую связь между базовым бло­ком и радиотрубкой;
• автоматическую смену кода доступа в трубке при каждом ее под­ключении к базовому блоку;
• сигнализацию при выходе из зоны уверенной связи с базовым бло­ком;
• набор номера в импульсном и тональном режимах;
• память на 10 выделенных номеров и память последнего набранно­го номера для вызова абонентов                            нажатием одной кнопки (без на­бора номера);
• дистанционное управление автоответчиком с радиотрубки или с телефонов с тональным набором номера.

Автоответчик этого радиотелефона позволяет записать до 64 сообще­ний, общее время записи – 15 мин.

Телефонные радиоудлинители. Радиоудлинители используются в фирмах для связи с удаленными мобильными сотрудниками; у них много общего с радиотрубками, но радиоудлинители имеют большую мощность (от 100 мВт до 10 Вт) и обеспечивают большую дальность связи (от 200 м до 30 км, а некото­рые — даже и больше). Система радиоудлинителя — одноканальная ра­диосистема, состоящая из базового блока и телефонной трубки с номе­ронабирателем и телескопической антенной. Базовый блок может представлять собой телефонный аппарат или мини-АТС, подключен­ные к АТС общего пользования. И базовый блок, и телефонная трубка включают в свой состав приемно-передающие радиостанции, работаю­щие, как правило, в дуплексном режиме (ведется непосредственный разговор без нажатия кнопок “говорю — слушаю”). Абонент с радио­трубкой может, соединяясь с базовым блоком по радиоканалу, пользо­ваться телефоном, находясь на большом расстоянии от него.

Следует иметь в виду: при организации радиоудлинителей, так же как и при организации других видов радиотелефонных систем, необходимо получить разрешение на использование радиочастот в местном отделении Государственного комитета по радиочастотам и зарегистрировать его в ор­ганах Госсвязь-надзора. В полученном сертификате должны быть оговорены мощность и диапазон рабочих частот радиооборудования.

Персональная спутниковая радиосвязь. На исходе XX века рождается еще одна чудо-технология — персо­нальная радиосвязь с любым абонентом, находящимся в любой точке нашей планеты. Эта технология обеспечивается системами персональ­ной спутниковой радиосвязи (СПСР), использующими комплексы кос­мических ретрансляторов и абонентских радиотерминалов.

Первая, широко известная система спутниковых телекоммуникаций с мобильными абонентами “Инмарсат” (Inmarsat) и ей подобные обес­печивали обслуживание по принципу “следование абонента за термина­лом”: видеотерминал с приемно-передающей аппаратурой и мощной антенной устанавливался на подвижном объекте (автомобиле, поезде, корабле, самолете), и абонент был привязан к этому объекту – следо­вал за ним. Видеотерминал через спутник-рет-ранслятор (СР), находя­щийся на геостационарной орбите (GEO – Geostacionary Earth Orbit), получал связь с радиотерминалами других абонентов.

Более поздние системы (Inmarsat 3, EMSS, MSAT, “Марафон”) по­зволили реализовать принцип “терминал следует за абонентом”, по­скольку при использовании более эффективных узконаправленных ан­тенн мощность сигнала в локальных зонах обслуживания увеличилась и Радиотерминал абонента стал более портативным (в виде небольшого чемоданчика, “кейса” и т.п.).

Возможность дальнейшего увеличения мощности радиосигнала и уменьшения размеров абонентских радиотерминалов можно обеспечить путем приближения спутников-ретрансляторов к абонентам, то есть пе­реводу их с геостационарных на более низкие орбиты LEO (Low Earth Orbit) и МЕО (Mean Eath Orbit), при этом для охвата той же территории приходится использовать большее количество СР. Имеется определенная аналогия СПСР с системами сотовой телефонии — зоны обзора земной поверхности многолучевыми антеннами СР формируют сотовую (макросотовую) структуру покрытия зоны обслуживания.

Низкие орбиты уже давно рассматривались как основа для организа­ции систем спутниковой связи, но их использование тормозилось опре­деленной инерцией мышления, настроенного на то, что спутник-ретранслятор должен быть виден долго и непрерывно, а лучше всего быть неподвижным для наблюдателя (то есть находиться на геостацио­нарной орбите).

И только в последние годы появился ряд систем спутниковой связи, использующих низкие орбиты и более портативные абонентские радио­терминалы, вплоть до ручных микрорадиотелефонных трубок.

К таким системам относятся низкоорбитальные (LEO) СПСР In­dium и Globstar, создаваемые одноименными компаниями, и среднеорбитальные (МЕО) СПСР “Одиссей” (компании Teleglobe) и ICO (In­termediate Circular Orbit компании Inmarsat).

СПСР Indium будет содержать 66 спутников-ретрансляторов (5 мая 1997 года запущены первые пять из них) на орбитах высотой 780 км, а Globstar — 48 на высоте 1400 км. Такое количество СР необходимо для поддержания непрерывного канала связи, предоставляемого любому або­ненту на территории земного шара, ибо каждый из низкоскоростных спутников-ретрансляторов находится в зоне видимости абонентского радиотелефона всего несколько минут за время каждого оборота спут­ника на орбите. Благодаря движению спутников друг за другом, их рас­положению в разных орбитальных плоскостях и автоматическому пере­ключению связи с одного СР на другой обеспечивается полное перекрытие земной поверхности зонами обзора и непрерывная связь с абонентом. Число каналов связи, обеспечиваемых системами при ско­рости передачи 2400 бит/с, достигает 60-70 тысяч.

Среднеорбитальные системы “Одиссей” и ICO с высотой орбиты порядка 10 000 км ввиду большего обзора территории с одного спутни­ка-ретранслятора позволяют сократить количество последних до 10-12 штук (время видимости одного СР доходит до нескольких часов). Число каналов связи, обеспечиваемых системами при скорости передачи 2400 бит/с, достигает 25-30 тысяч.

СПСР имеют ряд особенностей в технических аспектах их организа­ции, но в сфере пользовательских характеристик и предоставляемых абонентам услуг они имеют много общего с наземными сотовыми сис­темами, что часто позволяет с одного радиотелефона в зависимости от местонахождения абонента поочередно осуществлять спутниковую и наземную сотовую связь (роуминг между соответствующими сетями). Пе­редача информации в спутниковых системах ведется в цифровой форме со скоростями 1200-9600 бит/с.

Помимо дуплексной телефонной связи СПРС обеспечивают предос­тавление целого ряда сервисных услуг, таких как организация факсимильной связи; организация электронной почты; организация голосовой почты; организация пейджинговой связи; режим приоритетного обслуживания; режим персонального радиовызова; возможность подключения к радиотелефону портативного компь­ютера; защита информации от несанкционированного доступа; определение местоположения мобильного абонента и др.

Компании Globalstar и “Ростелеком” объявили о заключении согла­шения, которое позволит россиянам с конца 1998 года пользоваться телефонной связью через спутниковую систему Globalstar. Предполага­ется, что к 2002 году Globalstar сможет обслуживать более 150 тысяч абонентов России.

В перспективе СПРС призваны развивать и дополнять сотовую ра­диотелефонную связь там, где последняя невозможна или недостаточ­но эффективна — при передаче информации на большие расстояния, в районах с малой плотностью населения, в морских акваториях и т.п.

На территории России к 2005 году предусматривается строительство двух станций сопряжения системы Indium для обслуживания 300 тысяч абонентов и девяти шлюзов системы Globalstar на 260 тысяч абонентов.