5.2. Коротковолновые и ультракоротковолновые системы связи

Достижения в области цифровой обработки сигналов позволили разработать технологию качественной и надежной передачи комплексных данных по каналам КВ-связи. Среди ведущих видов оборудования - КВ-модемы факсимильной связи и передачи данных. Для преодоления традиционных проблем КВ-связи, связанных с плохим прохождением сигнала и качеством приема, которые могут привести к разрушению передаваемой информации, ведущие компании при создании модемов использовали высокоэффективную передовую технологию цифровой обработки сигналов в сочетании со сложными устройствами исправления ошибок и управления.

Интернет и волоконная оптика еще не коснулись регионов, лишенных инфраструктуры связи или с ненадежными коммуникационными системами. Создавшуюся ситуацию меняют «постаринке». Даже самые труднодоступные районы можно оснастить сетями передачи речевой информации факсимильных сообщений и электронных данных по вполне доступным ценам, применяя передовые достижения в области коротковолновой радиосвязи.

Распространено мнение, что КВ-радиостанции - это устаревшая аппаратура. Однако на самом деле современная радиосвязь - явление совершенно иного уровня. Технологии, позволяют быстро и без ошибок принимать и передавать по каналам радиосвязи электронную почту, схемы и карты, пейджинговые сообщения, электронные таблицы, - другими словами, все, что может храниться в памяти компьютера. С помощью КВ-радио станции можно одновременно проводить голосовую связь и передавать или принимать факсимильные сообщения и данные.

Технология КВ-связи, разработанная в наше время для удаленных регионов, во многом схожа со спутниковой связью. Между тем она обладает рядом преимуществ по сравнению со спутниковой связью, в числе которых:

• отсутствие абонентской платы. За пользование каналами КВ-связи не взимается плата в отличие от систем спутниковой связи, где установлен довольно высокий тариф;

• независимость от инфраструктуры. Системы КВ-связи не зависят от инфраструктуры коммуникаций: телефонных линий, линий электропередач, ретрансляторов и т.д.;

• низкие затраты на ввод в действие. КВ-радиостанции обходятся гораздо дешевле не только в повседневном пользовании, но и при вводе в эксплуатацию мобильных и стационарных установок КВ-связи;

• мобильность. КВ-связь - подлинно мобильный вид связи. В отличие от систем спутниковой связи КВ-радиостанция, смонтированная в автомобиле не требует настройки перед включением на передачу и может работать во время движения транспортного средства;

По каналам КВ-связи можно передавать любые данные, которые собираются и хранятся в ЗУ компьютера, такие как документ текстового процессора, сканированное изображение, база данных или электронная таблица.

Так же КВ-радиостанция позволяет производить прямую передачу данных по мере их сбора. Другими словами, непрерывная регистрация поступающей от удаленных станций информации происходит на месте, а текущий контроль за ней осуществляется из главного офиса или с базовой установки по каналам КВ-связи. Благодаря своей экономичности, системы передачи информации по каналам КВ-связи помогут решить многие проблемы в сфере коммуникаций в отдаленных регионах. Горнодобывающие и нефтяные компании, организации по оказанию гуманитарной помощи, рыболовецкие компании, лесоводческие хозяйства, оборонные, просветительские и многие другие организации, действующие в географически отдаленных и труднодоступных районах, с большой пользой для себя могут воспользоваться данной технологией.

Ультракороткими называются радиоволны короче 10 м (частота выше 30 МГц). Со стороны более низких частот диапазон УКВ примыкает к коротким волнам, а со стороны высоких частот граничит с длинными инфракрасными лучами. Граница УКВ определена тем, что на этих волнах, как правило, не может быть удовлетворено условие отражения радиоволн от ионосферы [11]. Диапазон УКВ можно разбить на четыре поддиапазона:

• метровый – от 10 до 1 м (30 – 300 МГц);

• дециметровый – от 1 до 10 см (300 - 3000 МГц);

• сантиметровый – от 10 до 1 см (3000 – 30 000 МГц);

• миллиметровый – короче 1 см (выше 30000 МГц).

Каждый из поддиапазонов находит применение в технике. Так, диапазон метровых волн используется в телевидении и частотно-модулированном вещании, а в последнее время – для осуществления радиосвязи на дальние расстояния. Диапазоны дециметровых и сантиметровых волн используются в телевидении, радиолокации и многоканальной связи.

Каждый из поддиапазонов имеет свои особенности распространения, но основные положения свойственны всему диапазону УКВ. На УКВ, как правило, применяют направленные антенны, поднятые над поверхностью Земли на значительную высоту в масштабе длины волны. Поверхность Земли нельзя считать ровной, имеет место рассеяние радиоволн при отражении. Сантиметровые волны испытывают поглощение в тропосфере.

УКВ волны, в силу своей малой длины, плохо дифрагируют вокруг сферической поверхности земли и крупных неровностей земной поверхности или других препятствий. Поэтому в диапазоне УКВ антенны стремятся расположить на значительной высоте над поверхностью земли, так как при этом, во-первых, увеличивается расстояние прямой видимости и, во-вторых, уменьшается экранирующее влияние местных предметов, находящихся вблизи антенны. Таким образом, в диапазоне УКВ, как правило, выполняется условие, при котором высота расположения антенны много больше длины волны.

При небольших расстояниях, много меньше предела прямой видимости, в диапазоне УКВ можно не учитывать влияние сферичности земли и влияние рефракции радиоволн в тропосфере. Характерной особенностью распространения УКВ при этом является большая устойчивость, и неизменность уровня сигнала во времени.

Встречающиеся на практике случаи распространения УКВ удобно классифицировать следующим образом:

- распространение УКВ на расстояния, значительно меньше расстояния прямой видимости: (до 5 – 6 км), когда можно пренебречь сферичностью Земли и считать ее плоской;

- распространение УКВ на расстояния, не превышающие расстояние прямой видимости: (до 50 – 60 км) или ненамного превышающие это расстояние (до 80 – 100 км). На этих расстояниях существенное ослабляющее действие оказывает сферичность Земли. Тропосферная рефракция большей частью улучшает условия приема, но в то же время приводит к возникновению замираний;

- распространение УКВ на те же расстояния, но в горной местности или в большом городе, когда на пути волны имеются значительные препятствия;

- распространение УКВ (сантиметровых и дециметровых) на большие расстояния – до 200 – 1000 км путем рассеяния на неоднородностях тропосферы;

- распространение УКВ (метровых) на расстояния свыше 1000 км путем отражения от ионосферы и рассеяния на ее неоднородностях.

Современные возможности KB связи могут удивить многих, привыкших считать короткие волны предназначением радиолюбителей. KB трансиверы могут конкурировать со спутниковой и другими видами связи, KB связь устарела, a KB оборудование является достаточно сложной в эксплуатации техникой, требующей использования квалифицированного персонала и т.д. К сожалению, подобное мнение достаточно распространено. И причиной того является то, что, как правило, у заказчика имеется опыт работы со старым парком радиостанций, и KB связь ассоциируется с эфирными шумами, тресками и ораньем в микрофон до хрипоты. Справедливости ради надо сказать, что многие современные производители и сегодня предлагают KB оборудование, отличающееся от аппаратуры времен отечественной войны, разве что внешним видом и количеством кнопок. Часто предлагается аппаратура, имеющая элементы военного предназначения, что также не является наилучшим путем оптимизации сети KB связи.

Оборудование, использующее все достоинства KB связи с применением новейших технологических разработок, обеспечивает гибкость системных возможностей и экономическую эффективность сети связи.

Реально, учитывая современные технологические возможности, KB связь является серьезной альтернативой спутниковой связи. Тут логично привести результаты исследования технического центра НАТО, который в течение пяти лет проводил испытания спутниковой и коротковолновой связи между своими центрами в Латинской Америке, Германии, Италии и Норвегии. В качестве спутникового оборудования использовались С-терминалы INMARSAT с параболической антенной, в качестве KB оборудования - трансиверы компании HARRIS, специализирующейся на производстве военных KB трансиверов.

При подсчете результата расходов на виды связи учитывался срок работы 10 лет, включая амортизацию, расходы на обслуживание и ремонт. Приведено сравнение расходов на KB связь и спутниковую связь в расчете на 1 (2000 символов), 100, 500 и 1000 сообщений в сутки.

Сравнение показывает, что при необходимости значительного количества сеансов связи использование KB аппаратуры снижает затраты в сотни раз, по сравнению со спутниковым оборудованием.

Важнейшие преимущества KB связи:

- экономичность связи. В отличие от дорогой спутниковой связи с высокой стоимостью за каждую минуту связи, KB связь абсолютно бесплатна.

- независимость от инфраструктуры связи. Короткие волны работают на расстоянии тысяч километров, без какой бы то ни было инфраструктуры связи типа телефонных линий, линий электропередачи, ретрансляторов или спутников. Это значительно повышает уровень надежности KB связи. Кроме этого, не требуются дополнительные расходы на создание инфраструктуры;

- мобильность. KB оборудование может быть установлено на автомобиле, что позволяет осуществлять связь в движении без необходимости останавливаться и настраивать оборудование для работы;

- гибкость возможностей. Оборудование с использованием KB имеет возможность передачи самых различных видов информации. Помимо голосовой связи, это передача данных и файлов, факсов, электронной почты, пейджинг, а также телефонная связь с абонентами АТС.

- групповой контроль. KB связь - идеальное средство для связи с большим количеством абонентов одновременно. Возможность группового вызова позволяет проводить совещания с группой абонентов сети, находясь даже в самых удаленных и труднодоступных регионах. Благодаря своей экономичности, системы передачи информации по каналам КВ-связи помогут решить многие проблемы в сфере коммуникаций в отдаленных регионах. Горнодобывающие и нефтяные компании, организации по оказанию гуманитарной помощи, рыболовецкие компании, лесоводческие хозяйства, оборонные, просветительские и многие другие организации, действующие в географически отдаленных и труднодоступных районах, с большой пользой для себя могут воспользоваться данной технологией.