10.6. Каналы связи по радио

Радиосвязь на горных предприятиях находит применение на всех ступенях управления производством. При этом различают несколько типов функциональных радиосетей:

- диспетчерские радиосети – для связи диспетчеров предприятий и цехов предприятий (карьеров, транспорта, электрических сетей и др.) с подчиненными им объектами (экскаваторами, драгами, локомотивами, мощными самосвалами, бульдозерами и т. д.);

- радиосети телемеханики – для передачи сигналов о состоянии оборудования на необслуживаемых трансформаторных подстанциях, насосных станциях и др. и управления их работой;

- радиосети обслуживания – для связи с геологическими партиями и ремонтно-восстановительными бригадами, осуществляющими централизованное обслуживание горных машин, линий электропередач и подстанций;

- монтерская радиосеть – для связи отдельных монтеров и обходчиков ЛЭП и ремонтных автомашин с диспетчером и между собой.

Радиосвязь принято характеризовать рядом параметров: рабочей частотой, мощностью передатчика, дальностью связи, стабильностью, помехоустойчивостью, категорией передаваемых сигналов, родом электропитания и др.

Известно, что дальность связи и ее стабильность зависит от мощности передатчика, частоты радиосигнала и особенности распространения радиоволн, которые при этом претерпевают изменения за счет преломления, отражения, дифракции и интерференции.

Радиоволны длинноволнового (ДВ) ( = 2000 – 600 м) и средневолнового (СВ) ( = 600 – 200 м) диапазонов распространяются, в основном, поверхностной волной, огибая земную поверхность, но при этом они сильно ослабляются, и для обеспечения дальней связи требуется большая мощность передатчика.

Радиоволны коротких (КВ) ( = 50 – 10 м) и ультракоротких (УКВ) волн (  10 м) на дальние расстояния распространяются за счет отражения от ионизированных слоев атмосферы. Эта связь неустойчива в течение суток и года, так как ионизированный слой, расположенный на высотах около 50 км, существует в основном днем; ионизированный слой, расположенный на высотах 100 – 150 км, сильно ослабляется ночью, слой, расположенный на высотах 200 – 500 км, относительно устойчив, но в течение суток перемещается по высоте. Изменение высоты ионизированных слоев ионосферы приводит к изменению траектории отраженных к земле радиоволн, что вызывает перемещение по поверхности земли зон с уверенным приемом радиосигнала и «мертвых» зон, в которые поверхностная радиоволна не доходит, но в которые не приходит и отраженная волна. Для создания устойчивой в течение суток и года радиосвязи с удаленными абонентами необходимо изменять длину волны радиосигнала в соответствии с изменением прохождения радиоволн. Наиболее устойчивая радиосвязь на небольших расстояниях (30 – 50 км) возможна в диапазонах УКВ. УКВ делятся на дециметровые, сантиметровые, миллиметровые. На УКВ можно организовать огромное количество радиоканалов, в том числе и широкополосных (телевизионных). Связь на УКВ мало подвержена действию промышленных и атмосферных помех.

Некоторое затухание сантиметровых и миллиметровых радиоволн в тумане, снеге и дожде компенсируют увеличением мощности передатчиков.

Большое влияние на радиосвязь в других диапазонах оказывают атмосферные и промышленные помехи, в том числе и помехи от соседних по частоте радиостанций. Влияние помех ослабляют повышением мощности передатчиков и применением ЧМ, ФМ и импульсной модуляции.

Для повышения стабильности и качества приема передатчики и, особенно, радиоприемники выполняют по сложным схемам. Так радиоприемники делают по схеме супергетеродинного приема с автоматической регулировкой усиления, автоподстройкой частоты гетеродина, автоматическим шумоподавлением и т. д.

На горных предприятиях используют радиостанции, разработанные и выпускаемые для железнодорожного транспорта, энергетики и автотранспорта, работающие в УКВ диапазоне. Широко применяют для связи удаленных предприятий с административными центрами радиорелейную связь и транкинговую связь. Сейчас в мире существуют аналоговые и цифровые транкинговые системы, отличающиеся друг от друга элементами управления. Наиболее дорогими, с позиции реализации, являются транкинговые системы протокола МРТ–1327 – это системы: АСТIОNET фирмы NOKIA (Финляндия), TAITNET фирмы Тait Electronics (Новая Зеландия), ACCESSNET компании Rohde Schwarz (Германия).

Пользовательские функции МРТ1327: голосовая связь, передача данных (4,8 Кбит/с), аварийный вызов, конференцсвязь, переадресация вызовов, передача статусных сообщений абонентам группы и абонентам внешнего мира, передача блоков цифровых сообщений до 184 бит/с и многое другое.

В 1998 году на рынке появился контроллер американской фирмы Zetron, реализующий протокол МРТ1327. Контроллер позволяет создавать недорогие однозоновые транкинговые системы связи CORNETT, обеспечивающие до 24 радиоканалов на одной базовой станции (до 5 тыс. радиоабонентов и до 2 тыс. групп связи). Системы CORNETT работают в Свердловской области, в Дагестане, а также на объектах Минатома.

Транкинговые магистрали выстраиваются вдоль автомобильных и железных дорог, нефте- и газопроводов; одним нажатием тангенты соединяют столичные офисы с любой контрольной точкой трубопровода. Транкинг превращается в конкурента сотовой связи, по сумме и качеству сервисных возможностей превосходя мобильную радиотелефонию и оставаясь при этом более эффективным для малых городов и небольших групп пользователей.

Сотовая связь

Применение традиционных методов организации радиосвязи, при которых на большую территорию распространяется радиосигнал от мощной радиостанции, неприемлемо для связи с подвижными абонентами в условиях крупных городов, потому что мощность передатчика передвижной, обычно носимой человеком радиостанции должна быть большой, а это приведет к облучению человека. Во-вторых, для уменьшения размеров радиостанции и ее антенны связь ведут в УКВ диапазоне, но при этом в удаленных зонах от стационарной радиостанции за высокими зданиями образуются радиотени и там связь прерывается. Для устранения этих недостатков традиционных методов радиосвязи в крупных городах связь с подвижными абонентами ведут, распределяя по территории города, много стационарных радиостанций так, чтобы они отстояли друг от друга на 1,5 – 2 км. Обычно в центре стоит центральная стационарная радиостанция, а вокруг неё в первом круге 6, во втором 12 и т. д. радиостанций. Все радиостанции соединены с центральной медными или оптоволоконными кабелями или радиорелейными линиями. Центральная радиостанция и шесть станций первого круга работают на различных частотах. Станциям второго и больших кругов выбирают частоты так, чтобы они были одинаковыми через два – три сектора. Расположение секторов связи напоминает соты, отсюда и связь сотовая. Так как радиус действия подвижной радиостанции небольшой, то мощность ее передатчика мала (доли ватта) и, следовательно, вероятность прохождения сигналов в удаленную зону с такой же частотой мала, мало и облучение человека. Эти радиостанции могут работать на любой из семи частот передачи информации. Абоненты сотовой связи для вызова посылают сигнал, который воспринимается стационарной радиостанцией зоны и она посылает подтверждение приема вызова. Если частота вызова не совпала с частотой стационарной станции, то мобильная станция посылает вызов на вторую, третью и т. д. до получения подтверждения приема вызова. Далее происходит набор номера. Стационарная станция обрабатывает сигнал и посылает вызов на центральную станцию, которая определяет, в какой соте находится вызываемый абонент, и подает вызов на его стационарную радиостанцию. Если абонент перемещается в зону другой частоты, то по мере ослабления сигнала он передается стационарной станции новой зоны. Эта передача происходит по команде от центральной станции, на которую приходит информация об уровне сигнала от всех мобильных радиотелефонов. Независимо от того, аналоговая (NTMI) или цифровая (GSM) система связи, принцип действия у них одинаков.