1.3. СИСТЕМЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО РАДИОВЫЗОВА

Системы персонального радиовызова (СПРВ), или пейджинговые системы (от английского термина paging - вызов), представляют собой системы мобильной радиосвязи, обеспечивающие одностороннюю передачу коротких сообщений из центра системы (терминала персонального радиовызова, или пейджингового терминала) на миниатюрные абонентские приемники (пейджеры), причем передаваемые сообщения могут быть четырех типов - тональные, цифровые, буквенно-цифровые и речевые. В последнее время стали появляться публикации о разработке пейджеров для двусторонней связи, способных осуществлять передачу подтверждений о приеме сообщений.

По своему назначению СПРВ можно подразделить на частные (ведомственные) и общего пользования. Частные СПРВ предназначены для передачи сообщений на ограниченной территории в интересах отдельных групп пользователей, причем, как правило, передача осуществляется с диспетчерского терминала радиовызова без взаимодействия с ТФОП. Под системами общего пользования понимают системы мобильной радиосвязи, обеспечивающие передачу сообщений ограниченного объема от пользователей ТФОП (или с персонального компьютера) через пейджинговый терминал на абонентские приемники СПРВ. Потенциальными пользователями СПРВ в основном являются различные экстренные службы (скорая помощь, пожарная и аварийно-спасательная службы, полиция и пр.), а также лица, занятые в сфере оказания различного рода услуг (консультационных, бытового технического обслуживания и др.).

Основной отличительной чертой СПРВ служит ее работа вне реального времени, т.е. сообщения передаются не в момент его выдачи отправителем, а в порядке очереди, устанавливаемой центром управления, хотя на практике величина задержки между моментом отправления и получения не превышает нескольких минут. В сочетании с краткостью сообщений и односторонней направленностью СПРВ оказываются технически очень простыми, а значит и экономически выгодными потребителю, поэтому системы пейджинговой связи нередко называют "мобильной связью для бедных".

В самой общей версии структурная схема СПРВ представлена рис. 1.2, где используются сокращения:

•ТПВ - терминал персонального вызова (paging terminal - PT);

•КСПВ - контроллер сети персонального вызова (paging network controller - PNC);

•ЦЭиО - центр эксплуатации и обслуживания (operations and maintenance center- ОМС);

•КЗОВ - контроллер зоны обслуживания вызовов (paging area controller- РАС);

•БС - базовая станция (base station - BS);

•АП - абонентский приемник (pager - P).

9

Терминал персонального вызова принимает и анализирует входящие данные вызовов из ТФОП (или от других источников). Контроллер сети персонального вызова во взаимодействии с ЦЭиО обеспечивает все функции управления системой, в том числе такие, как определение типа вызова абонента - индивидуальный, общий или групповой. Контроллер зоны обслуживания осуществляет распределение данных к передатчикам БС, а также может выполнять некоторые статистические вычисления.

	КЗОВ			КСПВ	ТПВ
БС	БС		БС		ЦЭО
АП	АП	АП	АП	АП

Рис. 1.2. Обобщенная структурная схема системы персонального радиовызова

Базовые станции контролируют и передают сигналы радиовызова на соответствующие абонентские приемники. Применение нескольких БС в пределах зоны действия СПРВ позволяет обеспечить более надежную связь с абонентами.

Ключевым фактором в развитии СПРВ, как и в случае ТСС, явилась стандартизация радиоинтерфейса. В настоящее время наиболее широкое распространение получили стандарты POCSAG, ERMES, а также семейство протоколов FLEX .

Стандарт POCSAG (Post Office Code Standardization Advisory Group -

Консультативная группа стандартизации кодов почтовой связи), разработанный в Англии в 1978 г., был рекомендован в 1982 г. Международным консультативным комитетом по радиосвязи (МККР) в качестве международного и ныне используется в большинстве существующих СПРВ. Скорость передачи сообщений кодом POCSAG составляет 1,2 и 2,4 кбит/с при полосе частотных каналов 12,5...25 кГц.

Требования к функциональному развитию сетей СПРВ, увеличению скорости передачи сообщений, а также интеграции национальных сетей СПРВ в транснациональные привели к разработке стандарта ERMES (European Radio Messaging System - Европейская система передачи сообщений). Предусматривается выделение СПРВ ERMES диапазона частот 169,4...169,8 МГц, в котором организуется 16 радиоканалов с разносом частот 25 кГц и скоростью передачи сообщений 6,25 кбит/с.

Примером дальнейшего развития СПРВ может служить система протоколов FLEX (включая ReFLEX и InFLEXion), разработанная фирмой

10

Motorola. Достоинством последних является повышенная скорость передачи сообщений, возможность двустороннего пейджинга, а также передача голосовых сообщений.

На ранних этапах развития массовой мобильной связи СПРВ получили достаточно широкое распространение, причем рост количества обслуживаемых абонентов доходил до 20% ежегодно. Так, если в 1990 г. в мире насчитывалось 20 млн. пользователей, то в 1997 г. их число превысило 100 млн. В России на начало XXI столетия пейджинговая абонентская сеть исчислялась многими сотнями тысяч. Вместе с тем для стран с высоким уровнем проникновения мобильного телекоммуникационного сервиса (ЕС, Скандинавия, США и др.) характерно постепенное свертывание сетей персонального радиовызова и замещение их услуг более прогрессивными и постоянно дешевеющими системами сотового телефона.

1.4. СИСТЕМЫ ПЕРСОНАЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ

Термином "системы персональной спутниковой связи" (СПСС) объединяются различные по построению и орбитальной конфигурации системы, в которых пользовательский терминал получает и передает сообщение по радиолинии, напрямую связывающей его с космическим аппаратом (КА). Основная роль СПСС в свете современных воззрений состоит в распространении услуг мобильной связи на те участки земной поверхности, где развертывание наземных сетей невозможно в принципе или экономически нецелесообразно, т.е. в акваториях Мирового океана, в районах с малой плотностью населения и пр. Можно сказать, что СПСС предназначены для "глобализации" информационного сервиса, поскольку свободны от каких-либо ограничений, связанных с географией или рельефом обслуживаемых регионов.

Несмотря на сходство в части объемов и номенклатуры предоставляемых услуг, различные СПСС обладают особенностями, в немалой степени обусловленными характеристиками орбит КА. Исходя из этого, общепринята классификация СПСС, основанная на следующих орбитальных параметрах КА:

•возвышение над поверхностью Земли;

•форма орбиты;

•периодичность прохождения КА над точками земной поверхности;

•наклонение орбиты к плоскости экватора.

По высоте над поверхностью Земли различают следующие СПСС:

•низкоорбитальные (диапазон высоты орбит от 700 до 1500км);

•среднеорбитальные (от 5000 до 15000 км);

•высокоорбитальные (около 36000 км). По форме орбиты КА подразделяются на:

•круговые (труднореализуемые на практике);

•близкие к круговым (наиболее распространенный тип орбит в системах спутниковой связи);

11

•эллиптические;

•геостационарные (т.е. круговые экваториальные с периодом обращения КА, равным одним суткам);

•параболические и гиперболические (характерные для систем, работающих за пределами околоземного пространства: космические зонды, аппараты для исследования планет и Солнца и пр.).

По периодичности прохождения КА над точками земной поверхности орбиты делятся на:

•синхронные, проекции которых на земную поверхность (трассы) совпадают ежесуточно (изомаршрутные) либо раз в несколько суток (квазимаршрутные);

•несинхронные, у которых трассы, соответствующие двум любым орбитам КА, не совпадают никогда.

В зависимости от наклонения различают орбиты:

•прямые (с углом наклона меньше 90°);

•обратные (с углом наклона больше 90°);

•полярные (с углом наклона, равным 90°);

•экваториальные (лежащие в экваториальной плоскости).

Всостав любой СПСС входят следующие компоненты:

•космический сегмент, состоящий из спутников-ретрансляторов, число которых варьируется от единиц до сотни;

•наземный сегмент, состоящий из центра управления СПСС, центра запуска КА, командно-измерительных станций, центра управления связью и шлюзовых станций;

•пользовательский (абонентский) сегмент, состоящий из персональных или коллективных терминалов спутниковой связи;

•наземные сети связи, с которыми посредством интерфейса связи сопрягаются шлюзовые станции СПСС.

Внастоящее время особое внимание уделяется разработке систем связи на базе низкоорбитальных СПСС. Повышенный интерес к ним объясняется умеренными требованиями к мощности, излучаемой пользовательским терминалом, и, как следствие, сравнительной дешевизной и малыми габаритами последнего.

Низкоорбитальные СПСС позволяют обеспечить бесперебойную связь с абонентами, находящимися в любой точке земной поверхности и практически не имеют альтернативы при организации связи в регионах со слабой инфраструктурой связи и низкой плотностью населения. Дополнительным аргументом в пользу развития низкоорбитальных СПСС служит и экологический фактор: для гарантии полной биологической безопасности человека необходимо, чтобы выходная мощность СВЧ-излучения радиотелефона не превышала 50 мВт. Эффективный прием сигналов такой мощности без значительного усложнения аппаратуры возможен только в случае низкоорбитальных систем связи. Наиболее известными представителями систем этого типа являются СПСС Iridium и Globalstar.

12

Низкоорбитальная система Iridium предназначается для дуплексной радиотелефонной связи, факсимильной связи и передачи данных. Инициатором проекта, начатого в 1987 г., является компания Motorola (США). Однако в связи с большими финансовыми расходами в 1993 г. проект был переведен на рельсы широкого международного сотрудничества, в результате чего был образован международный консорциум, в состав которого вошло более 20 крупнейших компаний. Космический сегмент системы состоит из 66 КА, расположенных на 11 квазикруговых орбитах высотой 780 км с наклонением 86,4°. Период обращения КА вокруг Земли составляет 100 мин. Система обладает управляемой конфигурацией космической группировки, что обеспечивает 100%-покрытие поверхности Земли в течение 99,5% времени.

Каждый КА орбитальной группировки формирует с помощью 6 фазированных антенных решеток 48 приемопередающих лучей в диапазоне 1616...1626,5 МГц. Каждый из названных лучей освещает на земной поверхности соту диаметром 640 км. В совокупности 48 лучей создают подспутниковую зону радиопокрытия радиусом в 4500 км. При использовании 48 лучей вся орбитальная группировка формирует на поверхности Земли примерно 2150 сот. В системе используется комбинация частотного и временного разделения каналов. Благодаря применению многолучевых антенн и сотовой структуры обслуживаемой зоны рабочие частоты используются многократно. При этом в смежных сотах используются различные частоты, а в каждой восьмой соте возможно повторение частот. В результате частоты диапазона 1616...1626,5 МГц используются в системе более 150 раз.

Радиолиния "абонент - КА" содержит 64 канала с разносом частот между ними, равным 160 кГц, при ширине полосы каждого канала 126 кГц. Радиолиния "КА - абонент" содержит 29 каналов с разносом частот 350 кГц при ширине полосы канала 280 кГц. Формат многостанционного доступа сочетает временное разделение каналов для каждой соты и частотное разделение для смежных сот. В результате пропускная способность системы при использовании всего диапазона частот и 48 лучей каждого КА составляет 3835 дуплексных каналов связи.

Несмотря на успешное развертывание данной системы к осени 1998 г., ее коммерческая эксплуатация не оправдала оптимистических прогнозов, оказавшись убыточной. В конечном игоге консорциум, владеющий системой, в 2000 г. вынужден был принять нелегкое решение о прекращении ее коммерческого функционирования.

СПСС Globalstar, разработанная корпорациями Qualcomm, Ioral и рядом других, в идеологическом плане основана на использовании принципов сотовых систем связи с выносом в космическое пространство ретрансляторов базовых станций. Космический сегмент системы содержит орбитальную группировку из 48 низкоорбитальных спутников-ретрансляторов, размещенных на 8 круговых орбитах с наклонением в 52° и высотой 1414 км. Подобная конфигурация космического сегмента обеспечивает наилучшее обслуживание абонентов в средних широтах (между 70° с.ш. и 70° ю.ш.), что достигается двукратным покрытием земной поверхности в указанной полосе.

13