Презентация к уроку физики системы радиосвязи

Содержание

Введение

1. Классификация технических средств и систем радиосвязи

2. Характеристика систем радиосвязи ОВД

3. Достоинства и недостатки радиосвязи

Заключение

Литература

Введение

На сегодняшний день одной из самых злободневных задач, стоящих перед всеми правоохранительными органами и, в частности, органами внутренних дел, является борьба с терроризмом, угроза проявления которого используется как средство устрашения общества и государства в политических целях. Сложность проведения мероприятий по противодействию террористическим угрозам заключается в необходимости осуществления целого комплекса мер, в том числе воздействия на факторы, способствующие возникновению и развитию терроризма (экономические, культурные и социальные).

МВД России принимает меры по ослаблению негативного влияния имеющихся проблем на реализацию задач, стоящих перед органами внутренних дел, путем повышения уровня организации управления и эффективности использования сил и средств. Одним из основных направлений в деле реализации указанных мер является совершенствование системы обеспечения ОВД современными техническими средствами и комплексами радиосвязи.

Деятельность любого ОВД характеризуется частыми изменениями обстановки и стоящих перед ним задач, соответствующими этим изменениям перемещениям и расстановкой сил и средств, их наращиванием или свертыванием и т.д. Управление ОВД в таких условиях немыслимо без изменения в соответствии с обстановкой структуры системы связи, развертывания дополнительных сетей и их свертывания после выполнения задач, а также восстановления вышедших из строя элементов.

В целях решения перечисленных проблем, концентрации усилий на важнейших направлениях работ по развитию системы связи ОВД необходимо обеспечить комплексный подход. Первым шагом на этом пути является разработка Программы развития системы радиосвязи органов внутренних дел, рассчитанной на 2006-2008 годы. Ее реализация должна обеспечить комплексное оснащение и перевооружение подразделений МВД РФ системами аналоговой и цифровой радиосвязи, а также создание цифровых радиосетей.

1. Классификация технических средств и систем радиосвязи

Радиосвя?зь — разновидность связи, при которой в качестве носителя сигнала используются радиоволны в пространстве.

Радиосвя?зь бывает односторонняя и двухсторонняя. Односторонняя радиосвязь обеспечивает передачу сообщения в прямом, двухсторонняя в прямом и обратном направлениях.

Радиосвя?зь бывает симплексная и дуплексная. Симплексная радиосвязь предусматривает поочередный (только передача и только прием) обмен информацией, при этом переключается приемопередающая аппаратура и требуется 1 рабочая частота. Дуплексная радиосвязь предусматривает одновременный двухсторонний (прием и передача) обмен информацией, без переключения аппаратуры, но требуется 2 разных несущих частоты.

Частотная сетка, используемая в радиосвязи, условно разбита на диапазоны:

Длинные волны (ДВ) — f = 150—450 кГц (? = 2000—670 м)

Средние волны (СВ) — f = 500-1600 кГц (? = 600—190 м)

Короткие волны (КВ) — f = 3-30 МГц (? = 100-10 м)

Ультракороткие волны (УКВ) — f = 30-30 000 МГц (? = 10-0,01 м)

Радиосвязь можно разделить на:

1. ДВ-, СВ-, КВ- и УКВ-связь без применения ретрансляторов
2. Спутниковая связь
3. Радиорелейная связь
4. Сотовая связь

Спутниковая связь — один из видов радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников земли в качестве ретрансляторов. Спутниковая связь осуществляется между земными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижными.

Спутниковая связь является развитием традиционной радиорелейной связи путем вынесения ретранслятора на очень большую высоту (от сотен до десятков тысяч км). Так как зона его видимости в этом случае — почти половина Земного шара, то необходимость в цепочке ретрансляторов отпадает — в большинстве случаев достаточно и одного.

Для построения систем спутниковой связи используются в основном три разновидности ИСЗ – на высокой эллиптической орбите (ВЭО), геостационарной орбите (ГСО) и низковысотной орбите (НВО). С точки зрения радиосвязи каждый тип ИСЗ имеет свои достоинства и недостатки.

В зависимости от назначения системы спутниковой связи и типа земных станций регламентом МСЭ различаются следующие службы радиосвязи:

- фиксированная спутниковая служба для связи между станциями, расположенными в определенных фиксированных пунктах, а также для распределения телевизионных программ;

- подвижная спутниковая служба для связи между подвижными станциями, размещаемыми на транспортных средствах (самолетах, морских судах, автомобилях и др.);

- радиовещательная спутниковая служба для непосредственного приема радио и телевизионных программ на терминалы, находящиеся у населения.

Радиорелейная связь — радиосвязь по линии, образованной цепочкой приёмо-передающих (ретрансляционных) радиостанций. Наземная радиорелейная связь осуществляется обычно на деци- и сантиметровых волнах.

Антенны соседних станций обычно располагают в пределах прямой видимости, так как это самый надежный вариант. Для увеличения радиуса видимости антенн их устанавливают как можно выше — на мачтах (башнях) высотой 70-100 м (радиус видимости — 40-50 км) и на высоких зданиях. Протяженность наземной линии радиорелейной связи — до 10000 км, ёмкость — до нескольких тысяч каналов.

Позже на её основе (как магистральной сети) строилась российская сеть сотовой связи, особенно в регионах.

Сотовая связь — один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть. Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками (сотами).

Примечательно, что в английском варианте связь называется «ячеистой» или «клеточной» (cellular), что не учитывает шестиугольности сот.

Сеть составляют разнесенные в пространстве приемопередатчики, работающими в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приемопередатчика в зону действия другого.

Существует множество классификаций радиостанций и систем связи на их основе, но наиболее общее - это разделение средств радиосвязи на любительские и профессиональные.

Профессиональные радиостанции – это высококачественный продукт, отвечающий всем требованиям жестких условий эксплуатации в различных отраслях профессиональной деятельности, функционально насыщенные, подлежащие обязательной регистрации в органах надзора за связью, позволяющие объединять такие радиостанции в единые сети связи.

Классификация решений профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР) определяется отраслевой спецификой ПМР.

Все системы можно разделить на:

- системы с закрепленными каналами или конвенциональные (невысокая плотность абонентов, ручной выбор каналов);

- локальные (малого радиуса действия, без использования базовых станций);

- диспетчерские на базе симплексной радиостанции;

- диспетчерские на базе ретранслятора;

- многозоновые сложные диспетчерские системы;

- системы c распределенными каналами или транкинговые (высокая плотность абонентов, централизованное управление системой);

- аналоговые (оперативная речевая связь, статусные сообщения);

- цифровые интегрированные системы (оперативная речевая связь, дуплексная беспроводная телефония, все виды передачи данных).

1. РАДИОТЕЛЕФОННАЯ СИСТЕМА ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ (РТСОП)

Представляет собой систему радиосвязи, взаимодействующую с автоматической телефонной сетью и предназначенную для автоматического соединения и дуплексной связи: между абонентами АТС и подвижными или стационарными радиоабонентами, между радиоабонентами и ведомственными диспетчерами, а также с абонентами ведомственной телефонной сети. Позволяет также производить радиотелеграфный обмен и осуществлять передачу данных. РТСОП обслуживает определенную зону или направление, размеры которых определяются диапазоном рабочих частот, характеристиками аппаратуры. Пример РТСОП: система "Алтай". Один ствол этой системы может иметь до 300 абонентов.

2. ВЕДОМСТВЕННЫЕ ДИСПЕТЧЕРСКИЕ РАДИОСИСТЕМЫ (ВДРС)

Это локальные системы радиосвязи, предназначенные для оснащения диспетчерских служб, осуществляющих оперативное управление производством. Для ВДРС используются короткие волны: 1,5-8 МГц и метровые волны: 30-174 МГц.

Пример ВДРС: диапазон УКВ, стационарная радиостанция "Нива-М" и переносная "Карат-М" с радиусом действия 20-30 км. Стационарная радиостанция "Гроза-С" и переносная "Гроза-П" с радиусом действия 200-300 км. Диапазон МВ: радиокомплексы "Гранит-М", "Вивия", "Пальма-М" с радиусом действия 15-25 км. ВДРС позволяют осуществить прямую радиосвязь диспетчера с радиоабонентами в симплексном или дуплексном режимах или радиоабонентов между собой.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАДИОСИСТЕМЫ (ТРС)

Обычные или специализированные радиокомплексы, предназначенные для управления производственными операциями или технологическими процессами и являются собственностью предприятия, которое они обслуживают. Используют ТРС для облегчения выполнения трудоемких, сложных и опасных операций, для замены людей в местах соприкосновения с вредной средой, с опасными для здоровья электромагнитными полями и напряжениями.

Пример ТРС: буровые установки, механизированные бригады портовых грузчиков и т.д.

4. СИСТЕМЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО РАДИОВЫЗОВА (СПРВ)

Они служат для передачи сигналов радиовызова перемещающимся абонентам. Система одностороннего действия, не включающая в себя, как правило, радиотелефонного канала. СПРВ используют дециметровый диапазон (ДМВ):160-180 МГц.

5. СИСТЕМЫ АВАРИЙНОЙ РАДИОСВЯЗИ (САРС)

Представляют собой РС общего пользования или специализированные радиокомплексы, предназначенные для передачи сигналов бедствия с помощью радиотелефонов, радиотелеграфа или автоматически. САРС использует специально выделенные частоты в диапазонах СВ, КВ, УКВ, которые регулярно прослушиваются.

6 РАДИОСИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ (РСПД)

Специализированные радиокомплексы, предназначенные для передачи различным радиоабонентам дискретной информации или комбинированные радиокомплексы, допускающие передачу наряду с дискретной и других видов информации. Диапазон у специализированных радиокомплексов - коротковолновый.

2. Характеристика систем радиосвязи ОВД

Радиосвязь является основным видом связи со стационарными и подвижными объектами, а в ряде случаев единственным видом связи, обеспечивающим управление органами и подразделениями внутренних дел при осложнении оперативной обстановки и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. Использование радиосвязи позволяет в короткие сроки сконцентрировать в нужном месте необходимое количество оперативных сил и средств для проведения мероприятий, согласовать по месту и времени их действия и осуществлять единое руководство ими.

По диапазонам частот средства радиосвязи, используемые в органах внутренних дел, можно разделить на следующие направления.

ВЧ-диапазон

Используется для организации связи на больших расстояниях, а также мобильными подразделениями специального на значения, участвующими в крупномасштабных антитеррористических операциях.

В рамках реализации Программы запланирована замена старых аналоговых стационарных станций, используемых в настоящее время для организации радиосвязи на региональных участках опорной ведомственной сети связи, на новые цифровые модели.

ОВЧ-диапазон

В данном диапазоне работает основной парк радиосредств органов внутренних дел. В качестве основных направлений развития радиосвязи рассматриваются перевод радиосетей на шаг сетки 12,5 кГц и широкое внедрение режима двухчастотного симплекса с ретрансляцией сигнала.

УВЧ-диапазон

Получил широкое распространение в Московском регионе, в МВД Республики Татарстан, ГУВД Санкт-Петербурга, а также на территории Чеченской Республики и ряде других регионов.

Основной вопрос развития цифровой радиосвязи заключается в выборе стандарта. В Российской Федерации широкое применение получили два стандарта: АПКО-25 и ТЕТРA.

Принципиальное отличие между стандартами АПКО-25 и ТЕТРА заключается в способе доступа к ресурсам системы. ТЕТРА использует многостанционный доступ с временным разделением каналов (МДВР), а АПКО-25 - с частотным разделением (МДЧР).

МДВР ТЕТРА позволяет обеспечить более эффективное использование частотного ресурса, так как на одной несущей можно организовать четыре рабочих канала (в АПКО-25 в настоящее время - два). Однако при этом требуется обеспечить высокий уровень линейности приемопередающего тракта и оконечных усилителей, чего удается достичь только при небольшой выходной мощности абонентского оборудования.

По этой причине зона обслуживания базовых станций ТЕТРА получается меньше (в 1,5-2 раза), чем в АПКО-25, а количество оборудования, необходимого для покрытия одних и тех же территорий, - больше.

Последнее приводит к повышению стоимости системы, снижению надежности работы сети и увеличению времени установления соединений (вероятность нахождения абонентов в разных зонах существенно возрастает). Кроме того, в системах с меньшим количеством зон проще решить вопросы неравномерности трафика во времени, что для ОВД является весьма актуальной задачей, так как наивысшая интенсивность обмена имеет место при возникновении происшествий, остальное время каналы ОВД загружены слабо.

Другим важным преимуществом систем стандарта АПКО-25 является высокая степень защиты информации и системы в целом от несанкционированного доступа. Стандарт АПКО-25 изначально разрабатывался как инструмент для создания систем связи правоохранительных органов, поэтому вопросы защиты отрабатывались на всех стадиях разработки стандарта, что позволило обеспечить высокий уровень конфиденциальности во всех звеньях системы. Стандарт ТЕТРА первоначально был ориентирован на создание систем коммерческой связи, интересы правоохранительных органов стали учитываться позже.

Основные различия стандартов АПКО-25 и ТЕТРА приведены в таблице.

	АПКО-25	ТЕТРА
FDМА	ДА	НЕТ
ТDМА	Фаза 2	ДА
Радиостанции большой мощности	ДА	НЕТ
Радиостанции малой мощности	ДА	ДА
Конвенциональный режим	ДА	НЕТ
Транкинговый режим	ДА	ДА
Отдельный ретранслятор	ДА	НЕТ
Системы с разнесенным приемом	ДА	НЕТ
Симулкаст, мултикаст	ДА	НЕТ
DES-шифрация	ДА	НЕТ
Прямой режим с большой мощностью	ДА	НЕТ
Полнодуплексный телефон	планируется	ДА
Передача данных	ДА	ДА
Скоростная передача данных до 96 кбит/с	ДА	НЕТ
Совместимость с имеющимися аналоговыми радиостанциями	ДА (в конвенци-ональном режиме)	НЕТ
Возможность работы в любом профессиональном диапазоне частот	ДА	НЕТ
Возможность использования имеющихся (аналоговых) зон	ДА	НЕТ
Полицейские функции связи	ДА	ДА

Уязвимым местом стандарта ТЕТРА является ограниченность рабочего диапазона системы. В настоящее время диапазон рабочих частот для ТЕТРА не совпадает с диапазоном, выделенным для ОВД России. Важным преимуществом стандарта АПКО-25 является возможность работы в одной системе новых цифровых радиостанций и аналоговых радиостанций старого парка. Это позволяет осуществить "мягкое" внедрение новых цифровых технологий, что невозможно при использовании стандарта ТЕТРА.

Стандарт ТЕТРА имеет ряд преимуществ.

Первое - возможность организации в ближайшем будущем крупного серийного производства аппаратуры и комплектов специализированных БИС, которые могут быть использованы любыми производителями (в том числе и отечественными) для создания аппаратуры ТЕТРА. Именно для ТЕТРА разработано много прикладных информационных систем и приложений.

Второе - перспектива более гибкой ценовой политики. В настоящее время аппаратура стандарта ТЕТРА является более дорогой, чем АПКО-25. Однако, учитывая, что системы данного протокола планируется использовать как для правоохранительных органов, так и в качестве систем общего пользования, можно предположить, что вскоре за счет выпуска больших серий цены на аппаратуру ТЕТРА существенно снизятся.

Предполагается, что абонентская станция будет стоить не более 300 долл. США. Системы АПКО-25, ориентированные на использование в правоохранительных органах, вряд ли найдут широкое коммерческое применение.

Следовательно, рынок продаж будет гораздо меньше, чем у ТЕТРА, а стоимость абонентского оборудования, соответственно, выше. Тем не менее, инфраструктура систем ТЕТРА будет дороже, поскольку, как было показано выше, для покрытия одних и тех же территорий в TЕТRA требуется большее количество базового оборудования.

3. Достоинства и недостатки радиосвязи

Радиосвязь - одно из самых простых и надежных средств связи. Рации полезны и удобны, их можно использовать там, где недоступен ни один другой вид связи, системы радиосвязи недороги по цене, легко развертываются и нетребовательны к условиям окружающей.

В зависимости от диапазона радиоволны имеют свои особенности и законы распространения:

Длинные волны сильно поглощаются ионосферой, основное значение имеют приземные волны, которые распространяются, огибая землю. Их интенсивность по мере удаления от передатчика уменьшается сравнительно быстро.

Средние волны сильно поглощаются ионосферой днем, и район действия определяется приземной волной, вечером хорошо отражаются от ионосферы и район действия определяется отраженной волной.

Короткие волны распространяются исключительно посредством отражения ионосферой, поэтому вокруг передатчика существует т. н. зона радиомолчания. Днём лучше распространяются более короткие волны (30 МГц), ночью — более длинные (3 МГц). Короткие волны могут распространяться на больши?е расстояния при малой мощности передатчика.

Ультракороткие волны распространяются по прямой как свет и, как правило, не отражаются ионосферой.

Несомненные преимущества систем спутниковой связи – большая пропускная способность, глобальность действия и высокое качество связи – обусловили интенсивное развитие спутниковой связи. В настоящее время имеется более 30 крупных спутниковых систем, располагающих собственными спутниками, и более 100 спутников находятся в эксплуатации. Конфигурация систем спутниковой связи существенно зависит от типа ИСЗ, вида связи и параметров земных станций. Для построения систем спутниковой связи используются в основном три разновидности ИСЗ – на высокой эллиптической орбите (ВЭО), геостационарной орбите (ГСО) и низковысотной орбите (НВО).

Недостатки спутниковой связи

Слабая помехозащищенность. Огромные расстояния между земными станциями и спутником являются причиной того, что отношение сигнал/шум на приемнике очень невелико (гораздо меньше, чем для большинства радиорелейных линий связи). Для того, чтобы в этих условиях обеспечить приемлемую вероятность ошибки, приходится использовать большие антенны, малошумящие элементы и сложные помехоустойчивые коды. Особенно остро эта проблема стоит в системах подвижной связи, так как в них есть ограничение на размер антенны и, как правило, на мощность передатчика.

Влияние атмосферы. На качество спутниковой связи оказывают сильное влияние эффекты в тропосфере и ионосфере.

Ионосферные эффекты. Эффекты в ионосфере обусловлены флуктуациями распределения свободных электронов. К ионосферным эффектам, влияющим на распространение радиоволн, относят мерцание, поглощение, задержку распространения, дисперсию, изменение частоты, вращение плоскости поляризации. Все эти эффекты ослабляются с увеличением частоты. Для сигналов с частотами, большими 10 ГГц, их влияние невелико.

Задержка распространения сигнала. Проблема задержки распространения сигнала так или иначе затрагивает все спутниковые системы связи. Наибольшей задержкой обладают системы, использующие спутниковый ретранслятор на геостационарной орбите. В этом случае задержка, обусловленная конечностью скорости распространения радиоволн, составляет примерно 250 мс, а с учетом мультиплексирования, коммутации и задержек обработки сигнала общая задержка может составлять до 400 мс.

Заключение

Главной целью развития системы связи МВД России является приведение ее в состояние, позволяющее обеспечить резко возросшие потребности органов управления, оперативных и других подразделений органов внутренних дел (далее - ОВД) и внутренних войск МВД России в своевременной, достоверной и конфиденциальной информации в условиях изменений в экономической, политической, социальной жизни страны, обострения криминогенной обстановки и возрастающих требований общества к деятельности системы МВД России.

В соответствии с Федеральным законом от 16 февраля 1995 г. N 15-ФЗ "О связи" система связи МВД России по отношению к Связи Российской Федерации имеет статус ведомственной, в которой сети связи создаются в интересах охраны правопорядка, а также для производственных и специальных нужд.

В то же время сети связи МВД России подразделяются на выделенные, не зависящие от сетей связи общего пользования, и ограниченного пользования, организованные на базе каналов сети связи общего пользования, которые предоставляются на арендной основе в порядке, предусмотренным законодательством Российской Федерации.

Система связи ОВД строилась с учетом структуры системы управления министерства и административно-территориального деления Российской Федерации, и ее сегодняшнее состояние не в полной мере отвечает потребностям системы управления.

Поэтому для органов внутренних дел России при создании собственных систем цифровой радиосвязи предпочтительным является протокол АПКО-25.

Литература

Федеральный закон от 16 февраля 1995 г. N 15-ФЗ "О связи".
Давыдов П.Б. Информация и сети связи. - М., 2000.
Добровольский Е.Е. Развитие и совершенствование радиосвязи, радиовещания и телевидения. – М., 2004.
Лисин А. В., Несвит Н. Н. Спутниковая радиосвязь. // Журнал "Электросвязь". – 1999. - №1. -С. 20.
Сальников. Шайтанов. Химичев. Средства связи и управления ОВД МВД РФ. - СПб.: Академия МВД, 2003.
Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2004.
Трушин С. В., начальник УИТТиС ДТ МВД России. Развитие системы радиосвязи в органах внутренних дел РФ. //Сборник «Связь и автоматизация МВД России», 2005.

Презентация к уроку физики системы радиосвязи

Похожие курсовые работы