Профессиональная радиосвязь на предприятии

Аннотация. Настоящая публикация посвящена проблемам обеспечения профессиональной радиосвязью, как крупных организаций, так и для небольших предприятий и ориентирована на руководителей предприятий или подразделений связи.

Современные тенденции развития информационно-телекоммуникационных систем любого предприятия нуждаются в глубокой интеграции, как существующих систем профессиональной радиосвязи так и вновь создаваемых. Перед руководителями предприятий встает непростая задача по выбору стратегии развития информационных систем на предприятии, где одним из важных компонентов является профессиональная радиосвязь.

Руководителю, принимающему решение необходимо учитывать существующие потребности предприятия с потенциальным развитием в будущем, что позволит избежать неэффективных инвестиций и обеспечить технологические процессы и безопасность на предприятии.

Целью настоящей публикации является представление существующих технологий профессиональной радиосвязи, как для небольших предприятий, так и для крупных производственных комплексов, располагающихся на обширных территориях.

 

Профессиональная радиосвязь. Оценка необходимости.

Безусловно, технологические процессы на предприятии требуют постоянного внимания и контроля, так как ставят в зависимость жизнь персонала и эффективность предприятия.

Контроль и управление на производстве диктуют необходимость средств профессиональной радиосвязи как незаменимого инструмента. Не менее значимым фактором является безопасность в различных её проявлениях. Прежде, чем мы рассмотрим варианты решений при создании новой или модернизации существующей системы радиосвязи остановимся на главном условии, которое нивелируется в гонке за сиюминутной экономией средств. Этим условием является независимость от публичных сетей сотовой (мобильной) связи различных стандартов, в том числе GSM и CDMA. Публичные сети - это сети равноправных абонентов. Сама концепция публичных сетей не позволяет присваивать абонентам многоуровневые приоритеты или предоставлять им право внеочередного соединения, а также эффективно реализовывать групповое взаимодействие. Понятие аварийного экстренного вызова с точки зрения радиосвязи отсутствует.  Кроме того, время установления одного соединения в публичных сетях, в зависимости от загрузки конкретной базовой станции может составлять до 1,5 минут. Если на предприятии скажем, 150 человек пользуются средствами связи хотя бы 10...15 раз в час, то совокупное время простоя всех абонентов может достигать 2200 минут в час или 300 часов за 8 часовую рабочую смену, что в той или иной мере соответствует около 35 ожидающим соединения людям. Понятно, что описанная ситуация является потенциально возможной. Стоимость минуты разговора уже не является определяющей в этом случае, так как речь идет об эффективности производства. Даже если сократить это время вдвое показатели эффективности предприятия останутся неудовлетворительными. Причем в часы пиковой нагрузки или при чрезвычайной ситуации никто не гарантирует, что соединение вообще состоится, а руководитель подразделения не получит ответ «абонент недоступен – перезвоните позже» или «абонент занят».

Системы микросотовой связи стандарта DECT находят свое ошибочное применение на некоторых предприятиях. Не будем посвящать этому решению, рассчитанному для домашнего использования, много внимания. Системы связи DECT удобны для крупных офисных зданий, где персонал не выполняет оперативные обязанности. Напомним, что технология DECT по своим принципам напоминает ограниченные публичные мобильные сети с радиусом зоны обслуживания не более ста метров. Система профессиональной радиосвязи (промышленная радиосвязь) в свою очередь обеспечивает групповое взаимодействие, когда все участники знают о том, что происходит или планируется.

Система радиосвязи считается профессиональной в том случае, если используемые для её создании средства рассчитаны на долгосрочную эксплуатацию, что в свою очередь невозможно без долгосрочной технической поддержки производителя. Скажем, такой производитель оборудования как DAMM Cellular Systems A/S позволяет своим партнерам производить ремонт оборудования в течение 7 лет после снятия их с производства, поддерживая широкий набор запасных частей на собственном складе. В случае острой необходимости возможно производство отдельных заменяющих узлов.

Безусловно, система профессиональной радиосвязи на производстве является неотъемлемым звеном технологической цепочки и должна быть независимой от публичных сетей и комплектоваться персональными радиосредствами, рассчитанными на долгосрочную службу в экстремальных условиях. Надеемся, что Вы взвешенно оцените и поймете необходимость инвестиций в систему радиосвязи на производстве.

Решения профессиональной радиосвязи. Технологии и стандарты.

Прежде чем выбрать то или иное решение профессиональной радиосвязи следует оценить потенциальную абонентскую емкость создаваемой системы, обслуживаемую территорию и необходимость интеграции с ведомственными сетями телефонной связи. Существует деление средств профессиональной радиосвязи на конвенциональные и транкинговые.

Простым примером постараемся изложить принципы характерные для обеих технологий.

Алгоритмы, реализованные в существующих конвенциональных системах радиосвязи, легко иллюстрируются (см. рис. 1).

Рис. 1. Принцип работы конвенциональной системы связи.

В качестве модели конвенциональной радиосвязи можно рассмотреть супермаркет с большим числом касс. В первых кассах образовалась очередь. В средних кассах очередь меньше, а на удаленных терминалах кассиры и вовсе простаивают. Покупатели в первых кассах и не подозревают о возможности беспрепятственного прохождения кассы на других терминалах. Хаос получается, когда покупатели пытаются найти свободную кассу.

В связи с тем, что абоненты конвенциональных систем не знают о свободных частотных каналах, а используют лишь выделенные для их группы каналы – это существенно ограничивает совокупную пропускную способность системы. Кроме того, переход абонента на другой частотный канал требует переключения всех участников группы одновременно. Абонент, работающий на другой частоте, не услышит собеседника, даже если они находятся в одной группе.

Таким образом, система конвенциональной радиосвязи оправдывает себя при малом количестве абонентов и/или низкой удельной нагрузке, например охранное подразделение небольшого предприятия с количеством участников до 10 и пятью соединениями в час на каждого абонента.

В случае большего количества участников (более 10 человек на канал) может создаваться ситуация, когда абонент или руководитель подразделения просто не сможет объявить подчиненным о тех или иных планируемых действиях, так как канал будет занят. Влиять на ситуацию будет невозможно. В то же время остро нуждающийся в связи сотрудник при возникновении чрезвычайной ситуации будет лишен возможности об этом сообщить (отсутствует возможность экстренного вызова).

В основном системы конвенциональной профессиональной радиосвязи строились на базе аналогового оборудования. В последнее время появилось новое решение, основанное на базе стандарта DMR (ETSI), реализующее принципы временного разделения каналов (TDMA). Цифровой стандарт DMR позволяет вдвое увеличить абонентскую емкость при использовании одной пары частот. Этому стандарту посвящена отдельная публикация.

Единственным правильным решением, позволяющим существенно ускорить процесс обслуживания радиоабонентов является создание системы реализующими принципы транкинговой радиосвязи.

Принципы системы транкинговой радиосвязи, в контексте приведенного ранее примера, можно сравнить с кассами ускоренного обслуживания в супермаркете, где организуется общая очередь, и нагрузка распределяется равномерно. Причем в указанном случае появляется менеджер, определяющий, кто пойдет в кассу первым. При возникновении очереди можно увеличить число операторов. Кроме этого, чрезвычайно эффективным средством является установка приоритетов. Часть покупателей могут проходить без очереди.

Рис. 2. Иллюстрация работы системы транкинговой связи.

В данном случае в системе транкинговой радиосвязи появляется контрольный канал («менеджер» на рис.2) управляющий очередью, предоставляющий ресурсы системы абонентам с высшим приоритетом при большой загрузке и т. д.

В настоящее время системы транкинговой радиосвязи в России могут создаваться на базе аналогового стандарта – MPT1327 (разработан в 1985 году) или цифрового – TETRA (ETSI). В 2009 году (и позже) планируется анонсирование транкинговой реализации стандарта DMR (ETSI).

Учитывая постоянное снижение объемов реализации систем стандарта MPT1327, многие производители свернули соответствующие программы. Сейчас можно отметить лишь одного из производителей устаревшего оборудования - ZETRON , который может предложить контроллеры по конкурентной цене.

Низкое качество речи в аналоговой системе радиосвязи обусловлено принципами аналоговой передачи. И речь, и фоновые помехи (шум двигателей, оповещение и т.д.) усиливаются с одинаковым уровнем и приводят к тому, что разборчивость на приемной стороне падает до критических отметок. Существующие опциональные маскираторы речи не решают этих проблем. Кроме того, тип модуляции не меняется, что в свою очередь негативно отражается на качестве связи на объектах с множественными отражениями сигнала (например: металлические боксы). Улучшение качества речи может быть достигнуто посредством применения цифровых технологий, рассчитанных на спектр только речевого сигнала. Реализованные в цифровых системах радиосвязи методы обработки и передачи речевого сигнала позволяют минимизировать влияние акустических помех, позволяя работать в экстремальных шумовых условиях.

В настоящее время для применения на территории России, в качестве основного признан стандарт цифровой транкинговой радиосвязи TETRA. Стандарт TETRA разработан Европейским институтом стандартизации (ETSI) на основе технических решений и рекомендаций GSM, как общеевропейский цифровой стандарт транкинговой радиосвязи. Подробнее о стандарте TETRA можно посмотреть здесь.

Цифровой стандарт TETRA предоставляет уникальную частотную эффективность для средств радиосвязи – 4 логических канала на одной паре частот с их временным уплотнением (TDMA). Один из логических каналов является управляющим, остальные - каналами для передачи трафика (голос или данные).

Следует отметить основных производителей базового оборудования радиосвязи стандарта TETRA и их решения:

1. Rohill – система TetraNode (Нидерланды);
2. DAMM Cellular Systems A/S – система TetraFlex (Дания);
3. Motorola – система Dimetra IP Compact (Германия-Малайзия-Китай);
4. Selex – система Elettra (Италия);
5. Teltronic – система Nebula (Испания);
6. Cassidian (Финляндия);
7. Axell Wireless – ретрансляторы TETRA (Англия-Швеция).
8. Creowave Oy – ретрансляторы TETRA (Финляндия).

 

Кроме того, отметим производителей абонентских терминалов стандарта TETRA с заслуженной репутацией:

1. Motorola;
2. Sepura;
3. Cassidian
4. Hytera
5. Funkwerk

Решения стандарта TETRA не такие дорогие, как может показаться. С момента первого представления решений этого стандарта стоимость инфраструктурного оборудования уменьшилась в разы.

Данная статья не ставит своей целью сравнение технических показателей систем и терминалов стандарта TETRA, поэтому опустим рассмотрение этого вопроса.

В дополнение к вышесказанному отметим, что появились псевдо-транкинговые системы радиосвязи с закрытыми протоколами. К таким системам например относятся Motorola MotoTRBO Capacity Plus.

Решения для профессиональной радиосвязи

На рис. 3 представлена модель рынка существующих средств профессиональной радиосвязи. Учитывая, что покрываемые территории для разных диапазонов частот имеют разные площади, целесообразным является сравнение средств в одном диапазоне. В нашем случае это 410 – 470 МГц. Кроме того, мощность портативной радиостанции не должна превышать 1 Вт.

Разумеется, приведенные цифры с указанием зон покрытия являются не такими четкими, а ориентировочными и должны уточняться для конкретных территорий с учетом естественных преград.

Рис. 3. Основные показатели систем профессиональной радиосвязи.

Отметим, что оценка потенциальной емкости системы и территория покрытия являются главными факторами. Принятие ошибочных непрофессиональных решений на стадии проектирования может вылиться в неэффективные инвестиции и уменьшение основных экономических показателей.

На рис. 4 графически представлен сектор средств профессиональной радиосвязи с учетом перспектив развития.

Рис. 4. Cектор средств профессиональной радиосвязи с учетом перспектив развития.

Принятие решения

В заключение стоит еще раз отметить, что в процессе принятия решения о выборе технологии профессиональной радиосвязи на производстве необходимо учесть три важных аспекта:

1. Если число абонентов превышает 20 и/или имеет место высокая удельная нагрузка, то применение конвенциональных средств не оправдано. Ориентироваться следует на системы транкинговой связи.

2. Если в задачи планируемой системы связи входит приоритезация абонентов, аварийные вызовы; равномерное распределение каналов, контроль и регистрация переговоров, то применение конвенциональных средств также не оправдано. Это задачи транкинговой системы связи.

3. Абонентский терминал (радиостанция) является орудием труда с соответствующим отношением к нему со стороны персонала. Это должна быть надежная и удобная радиостанция, рассчитанная на долгосрочную эксплуатацию. Поэтому крайне важно не ошибиться с выбором производителя. Выбирайте производителя, отвечающего за свою марку, способного предложить качественное гарантийное и послегарантийное облуживание.

Всегда помните, что правильно принятое решение не только повысит эффективность инвестиций, но и позволит снизить риск возникновения чрезвычайных ситуаций и повысить управляемость персоналом на производстве.

Автор: Чивилев Сергей Владимирович, кандидат технических наук
Компания: «Интегра Про»

Сокращенная версия статьи опубликована в журнале «Технологии и средства связи», №1 за 2008 год, стр. 61 — 63.