В настоящее время вопросам организации систем безопасности и связи уделяется большое внимание. Одной из важнейших задач при этом является решение вопросов построения (или использования готовых) линий связи. Как известно, линии связи подразделяются на проводные (кабельные), волоконно-оптические, радио- и радиорелейные. Выбор линий связи зависит от многих причин: их стоимости, назначения и технических характеристик разрабатываемой системы безопасности и связи и др.
Для организации территориально распределённых интегрированных сетей небольших организаций (школы, торгового центра, офиса с отделениями в различных частях города и т.д.) оптимальным решением является использование радиорелейной линии связи, например на базе цифровой станции Р6, обеспечивающей скорость передачи данных 2 Мбит/с в диапазоне 400 МГц. Так, для городской школьной сети возможно построение каналов передачи пожарной сигнализации, видео, прямой связи с органом внутренних дел и т.п. При этом монтаж сети могут выполнить программист и инженер линейного отдела ГТС. Перспективным направлением является построение линий связи (и соответственно каналов передачи систем) с использованием аппаратуры широкополосного радиодоступа. Рассмотрим использование аппаратуры широкополосного радиодоступа для построения каналов передачи на примере организации системы безопасности и связи крупного торгового центра (ТЦ). Для этого представим, что ТЦ имеет удалённый филиал (здание) и нам необходимо организовать между двумя зданиями радио и телефонную связь, передачу данных и видеонаблюдение. Для организации радиосвязи используются конвенциальные сети, чаще всего одночастотного (ОЧС) симплекса. Диапазон частот работы радиосети выбирается, как правило, равным 430 МГц. Выходная мощность радиостанций в этом диапазоне частот должна быть не более 0,5 Вт. Несмотря на небольшую выходную мощность, удаётся обеспечить надёжную и качественную связь за счёт малых индустриальных помех. В случае необходимости организации радиосвязи между удалёнными объектами, необходимо применять двухчастотный симплекс (ДЧС) с использованием ретрансляторов, расположенных на высотных зданиях (строениях, мачтах и др.).
Структурная схема сети радиосвязи двухчастотного симплекса представлена на (рис. 1).
Для работы радиосети используются две частоты: f1 и f2. При организации телефонной связи ориентируются на применение мини АТС с ёмкостью до 60-80 абонентов. При организации телефонной связи с выходом в городскую сеть общего пользования, а также сети, объединяющей персональные компьютеры торгового центра в единую сеть с выходом либо на удалённый сервер или в Интернет, необходимо решать вопросы с использованием имеющегося или построением нового канала передачи.
Если речь идёт о торговом центре, расположенном в месте, где отсутствуют коммуникации или существующие кабельные линии не могут обеспечить качество связи, необходимо использовать, например, рекомендованную МВД аппаратуру широкополосного радиодоступа «Tsunami» (Цунами).
Система широкополосного радио доступа «Tsunami» типа «точка-точка» («Point to Point») и «точка-многоточка» («Point to Multipoint») предназначена для использования в качестве альтернативы волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС). Данная аппаратура позволяет без дополнительных затрат обеспечить межстанционное соединение, например, локальных вычислительных, телефонных сетей, а также сетей передачи данных на расстоянии до 80 км. Однако для того, чтобы обеспечить максимальную пропускную способность каналов передачи, необходимо предварительно исследовать радиотрассы между пунктами установок аппаратуры и обеспечить прямую видимость между базовыми антеннами приёмо-передающего оборудования.
Структурная схема организации сети связи торгового центра на основе аппаратуры «Tsunami» «Point to Point» представлена на (рис. 2).
На этом рисунке:
ODU — внешнее устройство («Outdoor Unit») и IDU — внутреннее устройство («Indoor Unit») одного комплекта аппаратуры «Point to Point»;
К — концентратор;
ЛВС — локальная вычислительная сеть торгового центра;
И — интерфейс для соединения аналоговых телефонных аппаратов с концентратором К;
ПК — персональный компьютер;
i и j — порядковые номера ПК в ЛВС.
Рассмотрим более подробно организацию радиоканала (радиомоста) для связи оборудования, расположенного в главном здании торгового центра с удалённым зданием. Внутри главного здания располагается IDU1, служащий как для подачи питания внешнему устройству ODU1, так и для связи с оконечным оборудованием (в нашем случае с ПК, мини-АТС через концентратор К). Внешнее устройство располагается вне здания и устанавливается, как правило, на крыше или высотной мачте. ODU состоит из отражателя и приёмопередатчика, в который интегрирована фазированная антенная решётка (ФАР).
Для объединения ODU1, IDU1, К и ПК используется кабель UTP 5 категории.
Комплекты из ODU1 и IDU1, ODU3 и IDU3 образуют первый радиомост, при этом один из ODU назначается ведущим (Master), а другой – ведомым (Slave). Ведущий ODU, используя сигнал GPS, обеспечивает межсистемную синхронизацию. Второй радиомост (который может быть организован только в том случае, если первый радиомост не обеспечивает требуемого расстояния между зданиями) образован комплектами ODU4 и IDU4, ODU2 и IDU2, в котором также один из ODU назначается ведущим, а другой ведомым. Комплекты ODU3 и IDU3, ODU4 и IDU4 располагаются на промежуточном сайте. IDU3 и IDU4 соединяются между собой напрямую UTP кабелем 5 категории. Таким образом, канал передачи образуется с помощью двух радиомостов.
Основные технические характеристики аппаратуры «Point to Point» следующие:
· частотный диапазон — 5150-5850 МГц;
· ширина канала — 5, 10, 20 МГц;
· скорость передачи данных — 100 Мбит/с (Tsunami 100 BaseTX);
· выходная мощность — 17 дБм;
· чувствительность приёмника — 80 дБм;
· поляризация ФАР — круговая;
· коэффициент усиления ФАР — 20 дБ;
· диаграмма направленности ФАР в горизонтальной и вертикальной плоскостях — 10 градусов.
Одной из главных задач при организации канала передачи является обеспечение требуемой пропускной способности. Требуемая пропускная способность определяется прежде всего количеством пользователей каждого сегмента (узла) системы и в конечном итоге определяет архитектуру построения системы безопасности и связи в целом.
Однако обеспечение высокой скорости передачи данных в каналах связи зависит от величины потерь сигнала на радиотрассе.
Для указанного диапазона частот величина Рп потерь может быть выражена в следующем виде:
Pн = 101g (4ðd/ ë)2 (дБ)
Где:
d — расстояние между приёмопередающей аппаратурой одного радиомоста,
ë длина волны, измеряемые в одних единицах.
Рс = Рвых + Gпрд – Рп + Gпрм (дБ)
Где: Рвых — мощность сигнала на выходе передающего устройства, дБ;
Gпрд (дБ) и Gпрм (дБ) соответственно усиление передающей и приёмной антенн аппаратуры «Point-to-Point».
Чем меньше потерь сигнала на радиотрассе, тем больше значение Рс и соответственно отношение сигнал/шум Рс /щ
на входе приёмного устройства. Для обеспечения максимальной скорости передачи данных необходимо обеспечить на входе приёмного устройства значение Рс/щ не менее 12 дБ. На отношение сигнал/шум в точке расположения приёмного оборудования влияет и интерференция. В связи с широким использованием указанного диапазона частот при построении систем связи и безопасности зоны передачи могут перекрываться. По этому необходимо строго регулировать частотное распределение в каналах связи. В случае уменьшения отношения сигнал/шум аппаратура автоматически уменьшает скорость передачи данных, что приводит к снижению пропускной способности канала связи и, как следствие, ухудшению качества связи. Как показывает практика эксплуатации аппаратуры «Tsunami», при значении отношения сигнал/шум, равной 6 дБ и менее, скорость передачи данных уменьшается с 45 Мбит/с (максимального значения) до 1 Мбит/с. Чем выше скорость передачи данных, тем большее отношение сигнал/шум должно быть на входе приёмного устройства. Для обеспечения скорости передачи 100 Мбит/с и выше значение Рс/ш должно быть не менее 20 дБ. Вопросам расчёта радиотрасс при проектировании систем необходимо уделять первостепенное значение.
Таким образом, используя аппаратуру широкополосного радиодоступа, можно оперативно, без больших финансовых затрат, с учётом необходимой пропускной способности организовать каналы передачи для различных систем безопасности и связи.
Статья подготовлена совместно с редакцией журнала «Охрана»