Увеличение дальности радиосвязи

Не секрет, что всем, кому необходимы рации с большим радиусом действия, сталкиваются со множеством вопросов. Сегодня мы рассмотрим современные варианты решения задачи увеличения радиуса действия раций, которые будут интересны как радиолюбителям, так и профессионалам.

Дальность связи – величина переменная. О множестве факторов, влияющих на дальность рации, мы подробно рассказывали в статье «О дальности радиосвязи».

Основные способы увеличения дальности раций:

Установка более эффективных антенн.

"Главный усилитель - антенна". Эта крылатая фраза известна всем, кто ищет способы увеличения дальности раций. Антенна влияет как на приём, так и на передачу сигнала. Чем эффективнее антенна, тем дальше радиус действия раций. И портативные, и автомобильные и базовые антенны нуждаются в тщательном подборе для работы с вашей аппаратурой. Так например, простая замена штатной антенны портативной рации на более эффективную даст прирост в дальности порядка 5-10%, что актуально в зоне неуверенного приёма. Однако, в случае масштабных объектов данная мера может не принести ожидаемого эффекта.

Подъём антенны - улучшение связи в прямой видимости.

Известно, что дальность связи напрямую зависит от условий прямой видимости. Если речь идёт об автомобильных рациях, антенны устанавливаются на самую высокую точку кузова. Если же мы говорим о базовых рациях, то для большей дальности используются мачты, учитывается высота крыши и близлежащих зданий, сооружений и рельефа местности. Для достижения максимальной дальности важно, чтобы антенна находилась на самой высокой и открытой точке.

Изменение частотного диапазона.

Если при работе в каком-либо диапазоне частот дальность связи недостаточна, можно рассмотреть смену этого диапазона на другой, длина волны которого оптимальна для использования в индивидуальных условиях. Обязательно необходимо учитывать рельеф, конструктив сооружений, местность использования. Заботясь о том, как увеличить дальность связи рации, не стоит забывать и о юридических особенностях использования радиочастот, так как для свободного общения гражданам выделены три диапазона: Си-Би, LPD и PMR. Сравнение частотных диапазонов на практике и их влияние на дальность описано в статье "Тест портативных раций в лесу".

Увеличение мощности и обновление оборудования.

Одним из факторов, влияющих на дальность, является выходная мощность передатчика. Чем она выше, тем больше дальность передачи. Однако, чтобы дальность увеличить в два раза, мощность необходимо увеличить в четыре раза и так далее в геометрической прогрессии. Для повышения дальности передачи можно выбрать рации с повышенной мощностью, либо использовать усилители. Ещё одним существенным фактором является чувствительность приёмника рации. Современные модели обладают отличной схемотехникой, и обновление раций на более современные с улучшенными показателями чувствительности приёмника также может обеспечить прирост в дальности работы раций.

Использование ретранслятора (репитера).

Рации, работающие в симплексном режиме в "прямом" канале, т.е. по схеме "абонент-абонент", существенно ограничены в дальности. Железобетонные перекрытия торговых комплексов и зданий, городская застройка, лес и холмы могут оказаться непреодолимой преградой для связи абонентов. Замена антенн, манипуляции с выходной мощностью и смена частотных диапазонов могут обеспечить прирост в зоне действия каждой носимой или мобильной рации, но не приведут к желаемым результатам и не превратит ваши средства связи в рации большой дальности при работе в прямом канале.

Многие задачи по увеличению зоны покрытия локальных объектов решаются с помощью приобретения дополнительного устройства – ретранслятора (репитера). Базовые возможности репитеров по увеличению дальности раций заключаются в использовании двух частот приёма и передачи. Портативная рация в этом случае работает в полудуплексном режиме с разносом частот приема и передачи. Она передаёт сигнал на одной частоте, её принимает чувствительная базовая антенна ретранслятора и одновременно передаёт усиленный сигнал с большей мощностью на другой частоте, которую принимают все остальные радиостанции. За счёт этого общий радиус действия раций может увеличиться в несколько раз.

Классическая схема работы репитера имеет много областей применения: радиолюбительские задачи, охота и рыбалка с использованием, например, автомобиля-ретранслятора (подробнее – в нашей статье «Рации для охоты. Мифы и реальность»), для служебных задач – обеспечение связью локальных объектов, торговые комплексы, гостиницы и рестораны, открытые объекты со сложным рельефом и многие другие случаи, где дальность раций в прямом канале недостаточна. Если для решения задачи требуется рация с большим радиусом действия - вам необходим репитер. Установка репитера в центре зоны работы даст увеличение радиуса действия раций минимум в два раза!

Для построения репитерной системы, с помощью которой можно существенно усилить радиус действия рации 430 МГц, служит ретранслятор BF-3000, запрограммированный на работу с безлицензионными каналами LPD и PMR. С ним могут быть использованы самые разные антенны – автомобильные или стационарные. Комплект из одного такого репитера и антенны существенно увеличит зону работы раций. 

Соединение раций по интернету или локальной сети.

Увеличение дальности радиостанций по классической репитерной схеме во многих случаях недостаточно. Нередко случается так, что на существующем этапе учтены все особенности и подобрано максимально эффективное оборудование, однако остаётся необходимость в расширении функциональных возможностей, в значительном увеличении радиуса покрытия, удалении «слепых зон», где радиосвязи нет вовсе, а также в соединении между собой удалённых объектов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга в тех случаях, когда классическая радиосвязь не способна покрыть столь большие расстояния.

Для организации подобных задач в помощь радиосвязи приходят сетевые технологии. На их основе сегодня работают практически все крупные системы радиосвязи, обеспечивающие не только увеличение дальности рации, но и огромный прирост функциональных и прикладных возможностей.

Для наглядной демонстрации базовых принципов работы подобных систем рассмотрим пример.

Необходимо обеспечить радиосвязью с полным покрытием мобильные группы, патрулирующие участок шоссе длиной 300 км. С учётом рельефа местности и прочих особенностей, влияющих на распространение радиоволн выяснено, что один ретранслятор или базовая станция не способна покрыть столь протяжённую территорию. Для решения задачи необходима установка нескольких репитеров с возможностью коммуникации их между собой. Репитеры соединяются в IP-сеть, каждому репитеру соответствует своя частота приёма и передачи, каждому выделяется IP адрес. Комплекс АФУ, ретранслятор, сетевое устройство, источник питания и другое оборудование, устанавливаемое в каждой точке, принято называть «сайт». У каждого сайта есть своя индивидуальная зона покрытия. Исходя из особенностей места установки каждого сайта и радиуса его действия, рассчитывается общее необходимое количество сайтов по всей длине трассы.

Портативные или мобильные рации членов экипажа запрограммированы таким образом, что в режиме реального времени непрерывно осуществляют сканирование по всем частотам всех установленных репитеров, анализируют уровень сигнала и автоматически переключаются на работу с тем репитером, уровень сигнала которого наиболее сильный в каждом конкретном месте. Данную функцию в радиосвязи принято называть «роуминг», она позволяет осуществлять переключение между сайтами в автоматическом режиме без участия абонента, которому остаётся лишь нажать тангенту PTT в любой необходимый момент времени и осуществлять привычный радиообмен. Данный принцип работы хорошо знаком по тематике мобильной связи – именно подобные фундаментальные возможности обеспечивают нас удобной коммуникацией, где бы мы не находились.

Реализовать подобные сетевые решения позволяют уникальные российские устройства, не имеющие полнофункциональных аналогов в мире. Они позволяют превращать обычные радиостанции в портативные рации дальнего радиуса действия, связывать между собой как соседние этажи подземной парковки с толстыми железобетонными перекрытиями, так и отдалённые города и страны, позволяя с помощью раций практически любых стандартов – как самых простых аналоговых, так и цифровых, даже независимо от частотных диапазонов, осуществлять коммуникацию абонентов простым нажатием клавиши передачи.

Эти устройства носят название "шлюзы", технология, на основе которой они работают – RoIP – Radio over Internet Protocol. Их разработчиком является российский проект «Центр Новых Технологий». Сами шлюзы, представляя собой небольшую коробочку с индикаторами и разъёмами, имеет неограниченно гибкие возможности интеграции и настройки алгоритмов работы, которые открывают новые возможности пользователям любого уровня. Для подключения рации к шлюзу достаточно изготовить кабель, соединяющий аксессуарный разъём радиостанции с разъёмом на шлюзе.

К шлюзам могут быть подключены практически любые радиостанции и выполнять роль приёмника, передатчика или полноценного ретранслятора. Если рассматривать более совершенные модели, такие как ФР-106, то возможна их работа в телефонных системах в качестве компонента, существенно расширяющего возможности АТС. Модель нового поколения – контроллер ЦРК-1000 способен полнофункционально интегрироваться в цифровые системы стандарта APCO-P25, широко использующиеся в государственных службах обеспечения безопасности и правопорядка.

Рассмотрим ещё один пример увеличения дальности и реализации дополнительных возможностей с помощью сетевых технологий и шлюзов.

В большом торговом комплексе установлены ретрансляторы и развёрнута система цифровой связи. В связи со сменой организации, предоставляющей услуги клининга, был заключён контракт с новой компанией, которая уже снабжена парком аналоговых радиостанций, замена которых не планируется.

Перед руководством торгового комплекса и новой службой клининга встаёт задача обеспечения возможности коммуникаций между развёрнутой цифровой системой связи и аналоговыми рациями новых сотрудников клининга.

В действующую сеть интегрируется необходимое количество шлюзов, подключенных к аналоговым радиостанциям, которые размещаются совместно с установленными цифровыми репитерами. Аналоговые рации со шлюзами будут выполнять роль как приёмника, так и передатчика для обеспечения взаимодействия двух стандартов – аналога и цифры. Сигнал, принятый с аналоговых портативных раций сотрудников клининга на аналоговые рации, подключенные к шлюзам, будет передаваться по сети на цифровые ретрансляторы и транслироваться на цифровые рации других сотрудников торгового комплекса. Точно также будет происходить обратная трансляция цифрового стандарта в аналоговый, обеспечивая двустороннюю связь сотрудников клининга с другими действующими службами торгового комплекса. В итоге с помощью шлюзов мы решили задачу интеграции аналоговой связи в действующую цифровую систему.

Немаловажным аспектом работы шлюзов является диспетчеризация. Диспетчер находится на значительном удалении от групп абонентов, с которыми необходимо поддерживать связь. Например, место расположения дежурной части территориально удалено от групп быстрого реагирования, базирующихся в другой части города. В этом случае диспетчеру устанавливается специальный пульт управления и подключается к сети. В месте базирования мобильных групп устанавливается базовая станция с подключенным шлюзом ФР, который соединён по IP протоколу с пультом диспетчера. Таким образом диспетчер получает возможность не только осуществлять переговоры с мобильными группами через базовую станцию, расположенную в другой части города, но и удалённо переключать каналы рации, производить запись и сохранение всех происходящих в сети переговоров.

Как мы можем убедиться, вариантов применения сетевых решений на базе RoIP и шлюзов ФР неограниченное количество. Они способны решать большое количество задач, не зависят от частотных диапазонов, видов модуляции и стандартов связи, открывают дополнительные возможности диспетчеризации и удалённого управления.

В нескольких городах России на базе шлюзов ФР-101 построены системы радиолюбительской связи, которые работают вкупе с классическими ретрансляторами. Благодаря им, УКВ-радиолюбители могут общаться друг с другом на привычные портативные аналоговые рации с радиолюбителями из других городов не выходя из квартиры. Как известно, радиолюбители очень требовательны к качеству аппаратуры и передаваемому сигналу. Шлюзы ФР полностью удовлетворят самые взыскательные требования и обеспечат безупречную работу системы.

Построение цифровых и транкинговых систем связи.

Когда речь заходит о задачах глобального масштаба, требуются ещё более серьёзные решения. Обеспечение безопасности государства, чрезвычайные ситуации, сложные транспортные сообщения, глобальная нефте- и газодобывающая промышленность – требуют особого подхода. Глобальное позиционирование, повышенная криптостойкость переговоров и передаваемых данных, расширенный функционал и приоритетность вызовов, возможность передачи текстовых сообщений, координат и служебных команд по радиоканалу с учётом распределения ограниченного частотного ресурса между большим количеством абонентов и групп – эти и многие другие возможности обеспечивают транкинговые системы связи. Дорогостоящие многомиллионные решения используются там, где экономия недопустима. Несмотря на сложные технические решения, транкинговые системы связи опираются на описанные ранее базовые принципы работы как сетевых коммуникаций, так и радиостанций.

Подведём итоги.

Рассмотренные технологии позволяют индивидуально подобрать оборудование и решить вопрос о том, как увеличить дальность рации. Самыми доступными и эффективными являются использование ретрансляторов и сетевых устройств – IP шлюзов, позволяющий увеличить дальность рации как в прямой видимости, так и между неограниченно удалёнными друг от друга объектами. Современные технологии открывают новые возможности и обеспечивают доступные и эффективные решения для того, чтобы вы всегда были на связи со своими коллегами.

Использованы материалы
интернет-ресурсов:
24dx.ru
cnt-radio.ru