Pull to refresh

Практика радиосвязи, как она есть

Wireless technologies *
Sandbox
Все мы ежедневно сталкиваемся с разными видами радиосвязи и беспроводной передачи данных. Да что там сталкиваемся: мы практически пронизаны радиоволнами разной частоты, модуляции и напряженности (за исключением, разве что, случая, если не находимся внутри «клетки Фарадея»). Здесь, на хабре, в силу ИТ-направленности, очень много статей о видах связи и передачи данных, о разнообразных телекомах, о магистралях и «последних милях», да и еще много о чем, что имеет прямое или косвенное отношение к связи, как к проводной, так и к беспроводной.

Так же, наверняка, практически всем хабравчанам в школах, на уроках физики, рассказывали о колебательных контурах, распространении и длине волн, и прочих процессах, лежащих в основах любой технологии радио- и беспроводной связи.

Однако, поискав по хабру, я так и не нашел ни одной статьи, в которой рассказывалось бы о радиосвязи, с бытовой и любительской точки зрения. А ведь если подойти к радиосвязи именно с таким, бытовым взглядом – для одних она может стать удобным, а порой и незаменимым помощником во многих делах, а для других – перерасти в интересное увлечение или хобби. Именно с такими намерениями я хочу сегодня попытаться просто и доступно рассказать о радиосвязи, о том, как она есть в жизни, о том, с чем сам имел место столкнуться и познать.

Совсем немного теории в свободном изложении

Для начала – диапазоны. Рассмотрим диапазоны радиоволн и выберем те, которые нас будут интересовать с практической точки зрения. Википедия приводит ГОСТ, в котором радиоволны делятся на следующие диапазоны, на основании длины волны:

3 кГц – 30 кГц – Сверхдлинные волны.
30 кГц – 300 кГц – Длинные волны.
300 кГц – 3 МГц – Средние волны.
3 МГц – 30 МГц – Короткие волны.
30 МГц – 300 МГц – Метровые волны.
300 МГц – 3 ГГц – Дециметровые волны.
3 ГГц – 300 ГГц – Сантиметровые волны.

Определение длины волны можно прочесть в википедии, а я лишь напишу простой и понятный тезис – чем короче длина волны – тем менее она подвержена помехам и затуханиям, проникающая способность увеличивается, огибающая способность уменьшается. То есть если длина волны 11 метров (27 МГц) – то эта волна запросто огибает плотные скопления деревьев в лесу и находит путь для распространения, но при этом для увеличения дальности связи на открытом пространстве – требуется увеличение мощности передатчика. А волна, длиной, например 70 см (433 МГц), практически не будет огибать деревьев, а будет распространяться исключительно за счет просветов между деревьями, своей проникающей способности и возможности переотражения. Однако, за счет своей помехоустойчивости и малого затухания, на открытом пространстве дальность связи будет ограничена лишь зоной прямой видимости, при низкой мощности передатчика.
Стоит, правда, добавить сюда небольшую оговорку: на диапазонах коротких волн наблюдаются эффекты прохождения радиоволн, за счет многократных отражений от атмосферы Земли, и порой получаются ситуации, когда можно абсолютно спокойно установить связь с корреспондентом, находящимся за многие тысячи километров, а товарища, находящегося в паре километров – не услышать вовсе. Но, это явление тесно связано с природными факторами, непостоянно и мало прогнозируемо, поэтому, для бытового использования этот эффект использовать крайне ненадежно.
Скажу сразу: мы немного коснемся коротких волн, и плотно рассмотрим метровые и дециметровые волны. Остальные мы отбросим в силу усложнения аппаратуры, антенного хозяйства, трудностей использования, да и просто неудобства в быту. Кто-то со мной поспорит, что во многих случаях только сантиметровые волны приемлемы для передачи данных, кто-то скажет, что только короткие волны хорошо подходят для связи на большие расстояния, и эти люди будут правы. Но сейчас мы рассматриваем самые простые и доступные виды, с точки зрения простого обывателя.

Плавно переходим к конкретике

В силу рассмотренных выше теоретических знаний подведем промежуточный итог: нам интересны диапазоны дециметровых, метровых и небольшая часть диапазона коротких радиоволн. Кратко, тезисами, о выбранных диапазонах:

Короткие волны: 3 МГц – 30 МГц. В данном диапазоне работают как профессиональные радиолюбители (начало диапазона, от 3 МГц), использующие дорогую аппаратуру, огромные антенны, имеющие профессиональные навыки и знания, так и серьезные структуры, которым требуется связь на сверхдальних расстояниях, например арктические экспедиции. В конце данного диапазона выделены частоты для бытового и гражданского использования
– CB 27 МГц. Здесь длина волны достигает 11 метров (эффективная антенна имеет физическую длину, равную ¼ длины радиоволны, то есть примерно 2,7 метра). Наверняка, многие из вас видели автомобили такси, на крыше которых красовался длинный хлыстик – это и есть антенна на данный диапазон. В девяностые многие таксомотрные фирмы и люди, занимающиеся частным извозом, облюбовали этот диапазон, ввиду относительной доступности и приемлемой цене оборудования, а так же отсутствию необходимости получать статус радиолюбителя для использования данных частот. Для использования в городе – не самый лучший выбор, мы ведь помним, что этот диапазон крайне подвержен помехам, которых в городе крайне много от массы электрических устройств и линий электропередач.

Метровые волны: 30 МГц – 300 МГц. Данный диапазон делится на несколько поддиапазонов, в том числе LowBand (30-50 МГц, использовался в советские времена практически повсеместно для коммунальных служб, служб скорой помощи и прочее, в районах используется и по сей день) и так называемый диапазон «2 метра» (136-174 МГц), который так назван за свою длину волны. В диапазоне «2 метра» работают городские и федеральные службы, такие как пожарная охрана, МЧС и другие. Имеются и свободные частоты, которые выдаются на коммерческой основе организациям и предприятиям. В моем городе в этом диапазоне работает одна из фирм-такси, очень довольны качеством связи, по сравнению с CB (27 МГц), который используется остальными таксомоторными парками, как бесплатный. Так же в диапазоне «2 метра» имеется небольшой кусочек, выделенный для радиолюбителей (144-146 МГц). Эти частоты может легально использовать любой человек, получивший радиолюбительскую категорию и позывной сигнал, придерживаясь регламента любительской связи. Используя направленные антенны с высокой точкой установки даже с небольшой излучаемой мощностью можно устанавливать связи на десятки, а в удачных условиях и на сотни километров. Так же стоит упомянуть авиадиапазон (118-136 МГц), здесь все серьезно, большая ответственность и надежная связь.

Дециметровые волны: 300 – 3000 МГц. В данном диапазоне работает много разнообразных радиостанций и аппаратуры связи, мы рассмотрим лишь интересную для нас часть диапазона, а именно 400-470 МГц, получивший за счет своей длины волны название «70 сантиметров». За счет оптимальных характеристик для использования в условиях большого индустриального города (хорошая помехозащищенность, дальнее распространение в условиях радиовидимости при небольшой мощности), многие крупные службы в крупных городах переходят или перешли на данный диапазон частот. Здесь уже не обойтись без использования «репитеров» — специальных приемо-передатчиков сигнала, устанавливаемых в самых высоких точках, имеющих качественные и чувствительные антенны, и соответственно способные принимать и передавать сигнал на большие расстояния (не забываем: при наличии прямой радиовидимости для данных частот сигнал распространяется далеко и без затуханий, даже при небольшой мощности). Но репитеры – это отдельный разговор, я бы не хотел их касаться в сегодняшней статье, потому как это очень интересная тема, и ее стоит описывать отдельно.

Мы подошли к самой интересной части статьи: в диапазоне «70 сантиметров» находятся выделенные полосы частот, как для официальных радиолюбителей, так и для свободного использования всеми желающими (на некоммерческой основе). Для радиолюбителей отведены частоты 430-440 МГц, для бытового использования выделены 433.075 МГц – 434.775 МГц (сетка из 69 каналов с шагом 25 кГц, LPD) и 446.00625 – 446.09375 МГц сетка из 8 каналов с шагом 12.5 кГц, PMR). Именно с комплекта простеньких радиостанций, купленного в одном из магазинов сотовой связи и началось мое более близкое знакомство, поэтому и рассмотрим стандарты LPD и PMR.

Бытовая связь

LPD – расшифровывается как Low Power Device, то есть «устройства с низкой мощностью излучения». Именно так и есть – по стандарту, мощность излучаемая передатчиком радиостанции стандарта LPD не должна превышать 10 мВт, что крайне мало, хотя даже этого достаточно для связи на расстоянии до нескольких километров, в условиях прямой видимости. По факту же, большинство полу-игрушечных комплектов радиостанций, находящихся в продаже, имеют значительно большую мощность, хоть и сертифицированы, как LPD. Как говорится «строгость наших законов компенсируется необязательностью их исполнения», чем и пользуются поставщики при сертификации: у радиостанций выставляется низкий уровень мощности через меню, товар проходит сертификацию, а потом, точно так же через стандартное меню – возвращается обычная мощность, как правило, это 2-4 Ватта. Этой мощности достаточно для связи на 10-12 километров в хороших условиях, например над озером, или с возвышенности (не забываем о плохой огибаемости препятствий при данной длине волны).

PMR – расшифровывается как Private Mobile Radio, то есть радиосвязь для частного пользования. По стандарту разрешенная мощность излучения здесь уже больше, чем у LPD, а именно 0.5 Ватта. Однако, в отличии от LPD эта мощность как правило и является честной, редкая радиостанция PMR имеет мощность более 1 Ватта, так как этот стандарт разрешен во многих странах Европы, и сертификация там проходит более серьезно. Так же, диапазон частот PMR более узкий, и в нем «помещаются» всего лишь 8 каналов (против 69 каналов у LPD).
Именно с этих стандартов (а точнее – с комплекта простейших радиостанций из магазина сотовой связи) началось мое более плотное знакомство с радиосвязью. Но в скором времени наступило разочарование от довольно низкого качества устройств, это были скорее «игрушки», нежели что-то относительно серьезное. Однако радиосвязь меня заинтересовала, и я заказал из одного, небезизвестного в кругах радиолюбителей магазина, неплохую портативную радиостанцию, уже любительского уровня, в которой имелось сразу два диапазона, а именно «2 метра» (136-174 МГц) и «70 сантиметров» (400-470 МГц). По моей скромной оценке – в настоящее время это самые популярные и доступные широкому кругу пользователей диапазоны. Аппаратура относительно доступная (особенно китайская, цена низкая, качество высокое), имеющая серьезный функционал, и обладающая приятным внешним видом. Так же не могу не заметить, что на указанных диапазонах антенна действительно может быть портативной (в отличии, например от CB, вспоминаем длину волны).

За полгода пользования радиостанцией мне успело надоесть общаться только на «гражданских частотах» (LPD и PMR, все каналы этих двух сеток легко настраиваются в диапазоне «70 сантиметров»), было принято решение о получении радиолюбительского категории, позывного сигнала, регистрации радиостанции. Сейчас я официальный радиолюбитель, это стало моим хобби. Технологии не стоят на месте, и с помощью карманной портативной радиостанции могу проводить связи дальностью в несколько тысяч километров (через искусственные спутники Земли), общаться с экипажем МКС, другими радиолюбителями (на выделенных для этого частотах).
Ну и конечно же – это удобно и легко! Моя семья оснащена простыми, небольшими (менее мобильного телефона), недорогими китайскими радиостанциями, которые прошиты на свободные каналы LPD диапазона, и в зависимости от того, едем ли мы в лес за грибами, или в магазин за покупками – мы всегда на связи.
В планах – создание единого общегородского информационного канала связи для автовладельцев, туристов, и просто жителей города, который будет доступен даже людям с недорогими комплектами радиостанций из салонов сотовой связи. Но это отдельный разговор, там целая концепция.

Благодарю за внимание!

P.S. Статья изложена в свободной форме и с использованием упрощений в некоторых понятиях и деталях. На энциклопедическую точность не претендует.
Tags:
Hubs:
Total votes 82: ↑81 and ↓1 +80
Views 166K
Comments Comments 121