Системы персонального радиовызова

Внедрение систем персонального радиовызова в России началось с 1980 г., когда в Москве в период летних Олимпийских игр на основе оборудования фирмы Multi-Tone (Великобритания) была открыта первая пейджинговая сеть. Второй этап развития систем персонального радиовызова в России начался с 1993 г., когда практически одновременно в нескольких больших городах были созданы пейджинговые компании. В качестве абонентского оборудования они использовали англоязычные пейджеры. С 1994 г. в пейджинговых сетях стали применяться русифицированные пейджеры.

К концу 2000 г. во всем мире зарегистрировано более 110 млн абонентов и их число постоянно растет. Только в Москве сейчас действуют 35 систем персонального радиовызова (СПРВ). В самом начале своего развития СПРВ только передавали на пейджер сигналы о том, что необходимо позвонить по заранее известному телефонному номеру. Со временем появилась возможность передавать, наряду с сигналами вызова, короткие буквенные или цифровые сообщения. В последние годы ХХ века, в период стремительного развития подвижных систем радиосвязи, стало возможным организовать обратную связь пейджера с базовой станцией.

Основными критериями выбора пейджинговой компании являются:

· возможность получения роуминга;

· размеры рабочей зоны;

· набор предоставляемых услуг;

· типы и модели предлагаемых пейджеров.

Применительно к пейджинговым сетям под роумингом понимается такой режим работы, при котором информация, адресованная абонентам некоторой пейджинговой сети, может поступать к ним без задержек и в других городах России. Существует два варианта предоставления этой услуги: автоматический и ручной роуминг.

Для реализации автоматического роуминга необходима аппаратная совместимость пейджера абонента с оборудованием сети другого города и техническое взаимодействие пейджинговых компаний этих городов, обеспечивающее передачу информации из одной сети в другую.

Под ручным роумингом понимается простой обмен пейджера на другой, подключенный к пейджинговой сети данного города.

Принципиальным фактором, определяющим значимость СПРВ для потребителя, является размер рабочей зоны, который зависит от способа организации пейджинговой сети – радиального и сотового.

Радиальный способ применяют, как правило, в ведомственных (локальных) или небольших городских сетях, в которых передача сообщений осуществляется одним передатчиком. При этом из-за особенностей распространения радиоволн, используемых для пейджинговой связи, дальность действия определяется, в основном, высотой установки передающей антенны.

Размеры рабочей зоны пейджинговых сетей могут быть значительно увеличены путем сотовой организации связи – увеличением числа и рациональным размещением базовых станций. Этот способ связи получил распространение в больших городах, а также при организации региональных и федеральных сетей.

СПРВ делятся на односторонние и двусторонние.

Односторонние пейджинговые сети (рис. 6.1), которые сейчас имеют наибольшее распространение, обеспечивают сплошное перекрытие всей зоны обслуживания. Данная сеть обладает достаточно богатым набором сервисных услуг, среди которых можно выделить возможность приема сообщений на пейджер как от телефонной сети общего назначения и подвижных сетей радиосвязи, так и от модемов персональных компьютеров и телефаксов.

Рис. 6.1. Схема односторонней пейджинговой сети

На пейджинговый контроллер сети информация попадает через интерфейс доступа, который является системой сбора и обработки поступающей информации и в общем случае включает в себя локальные рабочие места операторов, соединенные с коммутационным сервером сети. В общем случае набор услуг, предоставляемых большинством пейджинговых компаний, представлен структурной схемой на рис. 6.2.

Основным недостатком пейджинговых сетей с односторонней связью является невозможность контроля доставки сообщения абоненту. Односторонние пейджинговые сети можно разделить на ведомственные, городские, региональные и федеральные.

Рис. 6.2. Сервис, предлагаемый абонентам

Ведомственные или локальные пейджинговые сети построены по радиальному принципу и используются в рамках какого-либо предприятия для обеспечения оперативной связи с сотрудниками. Основными особенностями ведомственных сетей является ограниченное число абонентов и сравнительно небольшой радиус действия (до 5 км). Простой вариант комплекта оборудования локальной пейджинговой сети приведен на рис. 6.3. Типичные области применения локальных сетей: гостиницы, больницы, аэропорты, крупные промышленные предприятия.

Рис. 6.3. Локальная пейджинговая сеть

Сердцем такой локальной сети является пейджинговый терминал. Он преобразует передаваемую информацию в специальные сигналы и управляет маломощным (до 5 Вт) передатчиком (терминал и передатчик могут объединяться в одном корпусе). В простейших пейджинговых терминалах предусмотрен ввод сообщений посредством встроенной клавиатуры. Вся передаваемая информация должна поступать на пульт оператора пейджинговой сети.

Эффективность применения локальной пейджинговой сети можно повысить, если на всех ПК организации установить специальное программное обеспечение, позволяющее отправлять сообщения без помощи оператора пейджинговой сети. В локальных сетях целесообразно использовать частоты 800-900 МГц и выше, так как волны именно этого диапазона легче распространяются среди металлических и железобетонных конструкций. Данный диапазон волн обеспечивает достаточную ширину полосы канала связи, что позволяет использовать протоколы обмена информацией, имеющей большой объем.

Основным отличием городских сетей от локальных является большой радиус действия (десятки км) и большое количество абонентов (несколько тысяч). Обычно городские пейджинговые сети состоят из четырех основных компонентов (рис. 6.4): системы сбора информации (пульты операторов и сервера сети), пейджингового терминала, пейджингового передатчика антенных систем и абонентского оборудования (пейджера).

Рис. 6.4. Городская пейджинговая сеть

Выходная мощность передатчиков таких сетей составляет 150-300 Вт. Городская пейджинговая сеть имеет в своем составе антенну с круговой диаграммой направленности, укрепляемую на высоких строениях (телевышки и т.п.). Сообщения, передаваемые на пейджер, принимаются операторами сети (по телефону, по радиотелефону, по модему), которые затем вводят их в сервер сети при помощи ПК, связанных между собой. Городская пейджинговая сеть может иметь специальные входы для приема и последующей автоматической отправкой сообщений, переданных по электронной почте через Интернет или другим системам связи.

Основным элементом городской пейджинговой сети является пейджинговый терминал. Он обеспечивает формирование модулирующего сигнала в соответствии с используемым стандартом и управление передающим устройством. Пейджинговые терминалы делятся на две группы: автономные и неавтономные. Автономные терминалы хранят в себе базу данных по всем абонентам. Однако при увеличении количества абонентов пейджинговой сети хранить базу данных в терминале становится невозможным. В этом случае ее помещают в ПК, сопряженный с пейджинговым терминалом, который уже называют неавтономным.

При создании региональной пейджинговой сети используют такой же принцип построения, как и радиотелефонной сотовой сети. Сотовый принцип построения обеспечивает высокую надежность приема сигналов на обслуживаемой территории и позволяет в дальнейшем расширять зону обслуживания за счет рационального размещения вновь вводимых передающих устройств. Основной проблемой при построении сотовой (многозоновой) сети является взаимное влияние (интерференция) сигналов соседних радиопередающих устройств. Для устранения этого эффекта применяется либо синхронное (Simulcast) вещание, либо временное разделение передаваемых сообщений.

В сетях синхронного вещания передатчики работают одновременно, но пейджер «не замечает» их взаимного влияния и принимает сигнал лишь одного определенного передатчика. Это позволяет достичь максимальной абонентской емкости в сети (примерно 20 тыс. абонентов при применении стандарта POCSAG со скоростью передачи информации 1200 бит/с). Однако при этом повышается цена аппаратуры и требования к каналам связи. Существует другой вариант организации синхронного вещания, когда управление передатчиками осуществляется на служебной (дополнительной) частоте. Данный вариант значительно ограничивает дальность прямой радиовидимости, которая определяется радиусом действия центральной передающей станции, излучающей сигналы на служебной частоте. В настоящее время синхронное вещание нашло свое применение лишь в пяти крупных городах России.

Наибольшее распространение получило временное разделение сигналов передатчиков, при котором каждый передатчик работает в отведенное ему время (временное окно). Благодаря этому в зоне действия нескольких передатчиков пейджер в каждый момент времени принимает сигнал только одного из них. Это смягчает требования к аппаратуре и каналам связи, но снижает и максимальную абонентскую емкость системы: 10 тыс. абонентов при двух временных окнах и 6,5 тыс. абонентов – при трех.

Третий способ разделения сигналов в региональных сетях основан на применении пейджинговых репиторов, каждая базовая станция оборудуется не только передатчиком, но и приемником пейджинговых сообщений, работающими на одной частоте. Во время передачи сигналов соседними станциями сообщения поступают в приемник и накапливаются в специальном буфере, а в определенное время (временное окно), разрешенное данной базовой станции, они передаются. Однако применение в сети одного пейджингового репитора приводит к снижению абонентской емкости системы примерно в 2 раза.

Существует перспектива создания в России федеральной сети персонального радиовызова, которая будет предназначена для обслуживания пользователей России и должна иметь возможность интеграции с аналогичными зарубежными сетями. Важная особенность федеральной сети – предоставление роуминга по всей России, а также возможность роуминга в ближнем и дальнем зарубежье.

Двусторонние системы пейджинговой связи позволяют не только посылать сообщения, но и получать ответ на них. Для этого к стандартному пейджинговому приемнику добавляется маломощный передатчик (работает на частоте 1930-1990 МГц). В системах двухсторонней связи при получении сообщения пейджер автоматически посылает в сеть подтверждение (квитанцию) о получении информации. Вариант ответа абонент может выбрать из перечня, находящегося в памяти пейджера («да», «нет», «позвоню позже» и т.д.), и нажатием кнопки сообщить его адресату. Последний для получения сообщения должен перезвонить оператору сети. Для увеличения дальности действия сетей персонального радиовызова для пейджеров разработаны специальные внешние антенны УКВ-диапазона.

Создание глобальных систем оповещения с доставкой кодированных сообщений абонентам в любой точке земного шара становится возможным благодаря спутниковым системам персонального радиовызова. В таких системах используется так называемое кодовое уплотнение каналов и переход на частоты СВЧ-диапазона. Они позволяют значительно повысить скорость передачи информации (до 64 Кбит/с и более). Информация на совмещенной базовой станции перед отправкой подвергается сложной обработке и кодированию шумоподобными сигналами. Это увеличивает число пользователей и повышает конфиденциальность связи, затрудняет перехват сообщения и даже установления самого факта проведения сеанса.

Основные услуги, реализуемые службой односторонней передачи данных от абонентов наземных сетей общего пользования к мобильному спутниковому пейджеру, включают:

· передачу тонального сигнала оповещения (до 4 разновидностей);

· передачу цифровых сообщений (до 32 символов);

· передачу буквенно-цифровых сообщений (до 128 символов).

Дополнительные услуги спутниковых пейджеров могут включать:

· вывод информации на принтер;

· определение местоположения (координат) абонента;

· подключение к дополнительной всенаправленной антенне;

· совместную работу со спутниковым терминалом персональной связи системы Inmarsat-C и –М.

Особенности построения пейджеров. Основными элементами любого пейджера являются: приемник, декодер, устройство обработки и хранения информации, устройство отображения информации и сигнализации (рис. 6.5). Приемник строится по супергетеродинной схеме с одинарным или двойным преобразованием частоты.

Рис. 6.5. Структурная схема пейджера с одинарным преобразованием частоты

В схеме с одинарным преобразованием частоты на выходе полосового фильтра формируется сигнал промежуточной частоты 455 кГц, который поступает на декодирующее устройство (декодер). Двойное преобразование частоты применяют для повышения чувствительности приемника. Важный режим любого пейджера – режим экономичного энергопотребления. В основном заряд батареи расходуется на питание высокочастотных каскадов приемника и устройств звуковой сигнализации. Поэтому пейджер может работать не постоянно, а с определенными интервалами, что значительно увеличивает срок работы батареи. Например, в стандарте POCSAG перед каждым сообщением передается так называемая преамбула длительностью 1,125 мс. Поэтому пейджеру достаточно включаться на 100 мс через каждую секунду для обнаружения преамбулы и приема сообщения.

По виду принимаемых сигналов пейджеры делятся на тональные, «голосовые», цифровые и текстовые. Тональный пейджер лишь уведомляет звуковым или световым сигналом о заранее условленном событии. «Голосовой» пейджер позволяет после прохождения сигнала вызова прослушать речевое сообщение, переданное в аналоговой форме. Цифровой пейджер работает только с цифровыми сообщениями. Текстовые пейджеры относятся к многофункциональным: при получении радиосигнала они анализируют его и определяют, какое буквенно-цифровое сообщение из запоминающего устройства необходимо поместить на жидко-кристалический индикатор. Помимо основных функций в пейджере также имеются часы, будильник, подсветка экрана и др.