что такое симплексная радиосвязь
Классификация каналов связи. Симплексный. Полудуплексный. Дуплексный.
В технических системах часто возникает задача связать две подсистемы или два узла для организации информационного обмена между ними. Полученную коммуникативную связь называют каналом связи.
Каналы связи можно разделить по типу передаваемого сигнала (электрический, оптический, радиосигнал и т.д.), по среде передачи данных (воздух, электрический проводник, оптоволокно и т.д.) и по многим другим характеристикам. В этой статье речь пойдёт о делении каналов связи по режимам и правилам приёма и передачи информации. По указанным признакам каналы связи делят на симплексные, полудуплексные и дуплексные.
Симплексная связь
Симплексный канал связи — это односторонний канал, данные по нему могут передаваться только в одном направлении. Первый узел способен отсылать сообщения, второй может только принимать их, но не может подтвердить получение или ответить. Типичным примером каналов связи этого типа является речевое оповещение в школах, больницах и других учреждениях. Другой пример — радио и телевидение.
При симплексной передаче данных один узел связи имеет передатчик, а другой (другие) приёмник.
Полудуплексная связь
Полудуплексная связь При полудуплексном типе связи оба абонента имеют возможность принимать и передавать сообщения. Каждый узел имеет в своём составе и приёмник, и передатчик, но одновременно они работать не могут. В каждый момент времени канал связи образуют передатчик одного узла и приёмник другого.
Типичным примером полудуплексного канала связи является рация. По рации обычно происходит приблизительно такой диалог:
— Белка, Белка! Я Мадагаскар! Приём!
— Мадагаскар, я Белка. Приём!
Слово «Приём» делегирует право на передачу сообщения. В этот момент узел, который был приёмником, становится передатчиком и наоборот. Конечно, направление обмена данными меняется не само по себе. Для этого на рации предусмотрена специальная кнопка. Человек, начинающий говорить, зажимает эту кнопку, включая свою рацию в режим передачи. После этого он произносит своё сообщение и кодовое слово «Приём», отпускает кнопку и возвращается в режим приёмника. Кодовое слово даёт другому абоненту понять, что сообщение закончено и он может переключиться в режим передачи для ответного сообщения. Слово «Приём» позволяет избежать коллизий, когда оба абонента начнут передавать одновременно и ни одно из сообщений не будет услышано собеседником.
Дуплексная связь
По дуплексному каналу данные могут передаваться в обе стороны одновременно. Каждый из узлов связи имеет приёмник и передатчик. После установления связи передатчик первого абонента соединяется с приёмником второго и наоборот.
Классическим примером дуплексного канала связи является телефонный разговор. Безусловно, одновременно говорить и слушать собеседника тяжело для человека, но такая возможность при телефонном разговоре имеется, и,согласитесь, разговаривать по дуплексному телефону гораздо удобнее, чем по полудуплексной рации. Электронные же устройства, в отличие от человека, без проблем могут одновременно передавать и принимать сообщения, благодаря своему быстродействию и внутренней архитектуре.
Что такое симплексная радиосвязь
Перед тем, как приступить к обсуждению принципов организации систем связи, следует определиться с терминами, которые мы будем использовать при обозначении того или иного действия. К сожалению, в этой области не существует конкретных названий, однозначно характеризующих «методы», «способы» и «виды». Поэтому мы оставляем за читателем право выбора предпочтительного слова.
Примечание: Если не оговорено иное, то приведенные ниже соображения относятся к подвижной наземной связи, организуемой в диапазонах УКВ и ДЦВ (с некоторыми допущениями – «Low Band»).
Симплекс, дуплекс и нечто среднее
Для связи используется одна частота, как для приема, так и для передачи. Экономично, просто, понятно.
Радиосвязь осуществляется одновременно на двух частотах. На одной прием, на другой передача. На этом принципе работают телефонные системы. Неэкономично, сложно и, в подвижной связи, непонятно зачем.
Полудуплекс (двухчастотный симплекс)
Радиосвязь осуществляется с использованием двух частот: приемной и передающей, но, по сравнению с дуплексом, не одновременно, а поочередно. Сигнал принимается на одной частоте, а передается на другой. В один момент времени абонент может находиться либо в режиме «прием» либо «передача». Неэкономично, но в большинстве случаев – необходимо.
Обычно первичной задачей любой системы связи является обеспечение требуемой (очень большой) дальности связи. Но дальность, к сожалению, ограничена физикой. Как утверждают очевидцы, наша планета представляет собой шар, кривизна поверхности которого не позволяет осуществлять связь за пределы горизонта. А это значит, что между портативными радиостанциями, находящимися в руках у стоящих вертикально людей на открытой равнинной местности, связь возможна на расстоянии ок. 5 км. Если надо больше (99.9% случаев), то применяют ретрансляторы.
Ретранслятор это устройство, принимающее радиосигнал и передающее его в эфир. Зачем же нужна подобная «перепередача»? Дело в том, что для увеличения дальности связи необходимо преодолеть шарообразность Земли, а это достигается подъемом приемника и/или передатчика. Если все абоненты «рождены ползать», тогда единственным выходом станет применение отдельного устройства установленного на достаточной высоте, которое будет принимать и с высоты передавать сообщения, «раздвигая горизонты». Наибольшую зону охвата будет иметь ретранслятор, установленный на… искусственном спутнике Земли в космосе. Если же опуститься на Землю, то для обеспечения заданного охвата наиболее простым вариантом будет установка ретранслятора на искусственном или естественном высотном сооружении (здание, мачта, холм).
Практически ни одна современная система связи не обходится без ретранслятора. Среди редких исключений можно упомянуть магазины, строительные площадки, стадионы и т.п. В остальных случаях требуется зона охвата, превышающая возможности прямой связи.
Теперь можно выяснить в каких случаях применяется симплекс и полудуплекс.
Из рисунка видно зачем (почему) нужен полудуплекс (двухчастотный симплекс). Так как ретранслятор непрерывно передает принятые сигналы (дуплекс), то он не может делать это на одной и той же частоте (сигналы передатчика будут тут же приниматься приемником – замкнутый круг). Поэтому дуплексный ретранслятор работает на разных частотах, номиналы которых должны отличатся на определенную величину (зависит от оборудования, системы и др.). Соответственно в абонентских радиостанциях должны использоваться те же частоты, но в «перевернутом» виде (приемная частота ретранслятора должна соответствовать передающей у радиостанций и наоборот). Так как у всех абонентских радиостанций одинаковы передающие и приемные частоты, то прямая связь между ними невозможна.
Получается, что ретранслятор непрерывно излучает принимаемый сигнал, а в абонентских радиостанциях режим прием/передача должен переключаться. В один момент времени или говорю или слушаю. Чем выше чувствительность и мощность ретранслятора и выше установлены антенны, тем большую зону можно охватить устойчивой радиосвязью.
Но если не хватает частот, денег или того и другого (наиболее распространенный случай), то можно обойтись симплексом. В таком случае абонентское оборудование остается тем же, только в нем программируются одинаковые приемные и передающие частоты. А вот в качестве ретранслятора можно использовать… обычную абонентскую радиостанцию. Но она не может принимать и передавать одновременно, что, кстати, и не требуется (да и нельзя, как мы уже рассмотрели).
Для работы такого ретранслятора (его, кстати, обычно называют симплексным) требуется специальное устройство – контроллер симплексного ретранслятора. Устройство представляет собой так называемый цифровой магнитофон, который записывает принимаемое сообщение до тех пор, пока оно присутствует в эфире (или пока не кончится «пленка»). После пропадания сигнала, контроллер переключает радиостанцию в режим передачи, и записанное сообщение воспроизводится в эфире. Получается, что достаточно одной частоты и одной (не дуплексной) радиостанции.
При всей простоте и относительной дешевизне метода, у него есть серьезный недостаток: абонент должен тратить время на проговаривание сообщения, и затем ждать, пока оно воспроизведется в эфире. Таким образом, на радиопереговоры при использовании симплексного ретранслятора потребуется в два раза больше времени, чем при использовании дуплексного. Если количество денег и радиочастот являются определяющими факторами и можно смириться с потерей оперативности, то применение симплексных ретрансляторов (как их еще называют «симплексеры», «эхо-репитеры», «кукушки» или «попугаи» – воистину безгранична человеческая фантазия и русский язык) может оказаться наиболее рациональным путем решения задачи.
Дуплекс применяют при непрерывной ретрансляции.
Симплекс – в случаях прямой связи (без ретрансляторов) или в случае симплексной ретрансляции.
Несколько слов о полном дуплексе
При полном дуплексе (как и при полудуплексе) используются две частоты, но абонентские радиостанции в один момент времени находятся одновременно и в режиме приема, и передачи, т.е. аналогично телефону. Бесспорно, это повышает удобство переговоров, так как они ведутся в привычной для человека манере. Но использование дуплекса существенно усложняет и, следовательно, удорожает оборудование, т.к. абонентская станция должна содержать два независимых тракта – приемник и передатчик (в симплексных станциях основную часть электрической схемы обычно объединяют). Кроме того, в большинстве систем дуплексная связь невозможна между радиоабонентами, а осуществима только при соединениях с телефонной сетью. Но даже при этом в серьезных системах связи (например, в транковых системах МРТ 1327), при проведении дуплексной связи выделяются два дуплексных канала (4 радиочастоты!). Это повышает нагрузку на систему и требует увеличения каналов, а это, в свою очередь, ведет к усложнению и, следовательно, удорожанию системы. Существует варианты дуплекса в разных частотных диапазонах, например: прием в 138–174 МГц, а передача в 400–470 МГц. Но такой подход также сопряжен с рядом сложностей: выделение частот в разных диапазонах, усложнение системы, повышенные требования к настройке. Вряд ли вам удастся найти на рынке, оборудование серьезных производителей рассчитанное на работу в междиапазонном дуплексе (обычно называют «кросс-диапазонный» дуплекс). По нашим сведениям такое оборудование выпускает небезызвестная японская компания «Alinco».
Аналоговые транковые системы на основе протоколов MPT 1327 и LTR позволяют применять дуплекс в одном частотном диапазоне, но дуплексные радиостанции в этих системах обладают низкой мощностью, что подразумевает многозоновую конфигурацию, как в сотовых сетях.
На рынке представлены десятки производителей радиосвязного оборудования и среди всего множества предложений только единицы являются дуплексными образцами. Практически все дуплексные системы предназначены для работы в диапазоне 800 МГц. Связано это с тем, что на низких частотах невозможно создать дуплексный фильтр (устройство, позволяющее приемнику и передатчику одновременно использовать одну антенну) таких размеров, чтобы он уместился в корпусе портативной радиостанции.
Намного проще реализовать дуплекс в цифровых системах связи (TETRA, Tetrapol, APCO-25, GSM). Но в них понятие дуплекса несколько отличается от принятого в аналоговой связи. Дуплекс в цифровом виде – это не одновременные прием и передача, а прием и передача, разделенные во времени. То есть в каждый момент времени радиостанция находится либо в режиме приема, либо передачи. Переключение происходит настолько часто, что абонент его просто не слышит (например, в TETRA 18 раз в секунду). Следовательно, отпадает необходимость во включении в конструкцию радиостанций относительно габаритного дуплексного фильтра.
Дуплексная радиосвязь не получила широкого распространения среди систем подвижной связи еще и потому, что в оперативных условиях нет необходимости вести пространные беседы о погоде или справляться о здоровье. Служебная связь призвана решать задачи производства, управления, безопасности. А в этих сферах обычно отдаются команды и распоряжения и принимаются отчеты о проделанной работе.
Допустим, мы обеспечили требуемую зону покрытия, и теперь можем приступить к реализации сервисных функций. Т.е. того, что собственно и характеризует систему связи. Обычно под уровнем сервиса понимают возможности связи с конкретными абонентами, групповую связь, соединение с телефонной сетью, передачу цифровых данных и т.п.
Пожалуй основной задачей (после обеспечения требуемой зоны охвата) является адресация вызова конкретному абоненту без возможности прослушивания другими.
Если не принять определенных мер, то при работе в эфире любой радиостанции, остальные, настроенные на эту же частоту будут слышать сообщения. В некоторых случаях с этим можно мириться (охрана небольшого объекта, строительная площадка, стадион), а иногда это даже нужно (вызов свободного такси, ближайшей патрульной машины милиции и т.п.). Но в остальных случаях сообщения должны направляться конкретному абоненту (группе), а остальным переговоры слышать не нужно или нельзя.
Процесс направления вызова конкретному абоненту (абонентам) обычно называют идентификацией. Существует несколько основных способов идентификации, которые мы и рассмотрим ниже.
При построении систем связи для идентификации абонентов и групп чаще всего используются специальные устройства кодировки/декодирования, так называемые шумоподавители. Наибольшее распространение получили тональные (CTCSS), цифровые (DCS) и кодовые (DTMF) шумоподавители или их комбинации.
Тональный шумоподавитель (CTCSS)
Принцип идентификации с помощью CTCSS заключается в том, что к полезному сигналу «примешивается» тон определенной звуковой частоты, так называемый субтон (более по-русски – пилот тон). Приемник радиостанции будет активизироваться («открываться») только в том случае, если в принимаемом сигнале присутствует субтон, на который радиостанция настроена. Пример связи с использованием тонального шумоподавителя показан на рисунке.
Как видно из рисунка, связь с использованием CTCSS возможна только между абонентами, у которых совпадают частотный канал (частота) и субтон тонального шумоподавителя.
Подобные системы требуют наличия в радиостанции устройства, формирующего и анализирующего CTCSS тоны. Это устройство может быть оформлено в виде независимого модуля, встраиваемого в радиостанцию, либо являться частью схемы. Обычно CTCSS модуль может формировать 38–50 тонов в каждом частотном канале радиостанции. Использование CTCSS позволяет организовывать достаточно развитые системы радиосвязи с групповыми (реже индивидуальными) вызовами. В некоторых случаях (особенно в районах со сложной электромагнитной обстановкой), будет нелишне встроить (активизировать) CTCSS даже в простых симплексных системах связи без идентификации. Это позволит частично защитить систему от помех и в некоторой степени от нелегальных абонентов. Например, ретранслятор системы не будет «открываться» на сигналы, не содержащие требуемого CTCSS тона.
Частоты пилот-тонов лежат в диапазоне ниже 300 Гц (обычно 67–250 Гц) и при приеме не слышны в громкоговорителе радиостанции, так как вырезаются специальными фильтрами.
Следует учитывать, что использование пилот-тонов не позволяет расширить емкость системы (количество абонентов). Все равно в один момент времени, на одном частотном канале может проводиться только один сеанс связи (абонент–абонент, абонент–группа, группа–группа). Это связано с тем, что радиостанция не может одновременно принимать два сигнала, с одинаковой частотой, даже если у них разные тоны (увы, физические принципы радиосвязи фундаментальны). Поэтому емкость системы не зависит от метода и сложности идентификации, а ограничена пропускной способностью системы. Одна частота (дуплексная пара частот) – один сеанс связи (неопровержимая догма в аналоговых сетях). Это характерно для любых систем связи, вне зависимости от методов организации доступа и идентификации.
Цифровой шумоподавитель (DCS)
Для идентификации абонента или группы абонентов используется специальная цифровая посылка перед началом сообщения. При передаче (нажатии клавиши PTT), радиостанция автоматически формирует цифровую посылку на рабочей частоте, соответствующую абоненту (группе абонентов), которому адресовано сообщение. Приемник активизируется только в том случае, если он настроен на прием данного кода, остальные приемники, работающие на той же частоте, будут неактивны. Организация идентификации практически аналогична использованию CTCSS, со всеми достоинствами и недостатками последней.
Возможное количество цифровых комбинаций теоретически бесконечно, хотя стандартными являются 104 кода.
Кодовый шумоподавитель (DTMF)
Для идентификации абонента или группы абонентов используется специальная тональная посылка перед началом сообщения, так называемая DTMF последовательность. Каждому символу на клавиатуре радиостанции соответствует звуковой тон определенной частоты (по принципу тонального набора в современных телефонных сетях). Когда вы нажимаете клавишу на клавиатуре радиостанции, формируется звуковой тон, который затем передается в эфир на частоте передачи. Приемник активизируется только в том случае, если он настроен на включение при приеме данного кода, остальные приемники, работающие на той же частоте, будут неактивны. Для организации связи с помощью DTMF радиостанция должна быть оснащена клавиатурой и модулем DTMF.
Наиболее распространенный метод идентификации. В частности без DTMF невозможна организация телефонных вызовов. Чаще всего используется совместно с CTCSS и DCS. Кроме идентификации абонентов, применяется для доступа к внешним устройствам, подключенным к системе связи. Например, телефонные интерфейсы, устройства дистанционного управления, контроллеры и т.п.
При всем разнообразии методов идентификации (DQT, PL, Select 5, CCIR, EEA, EIA, ZVEI и пр.), практически все они сводятся к трем основным форматам CTCSS, DCS и DTMF, отличающиеся длительностью посылок, их частотой, формой сигналов и т.п.
Основы беспроводных сетей
Симплексные и дуплексные каналы связи
По режимам и правилам приёма/передачи информации беспроводные системы связи делятся на три типа:
Симплексные системы связи
В симплексных системах связи данные могут передаваться только в одном направлении: от передачика к приёмнику, причём роли передатчика/приёмника жёстко закреплены за устройствами и не могут быть изменены со временем. Примером такой системы является организация эфирного ТВ-вещания: ретранслятор, обеспечивающий вещание на определённой территории, не получает данных от абонентов; в свою очередь, абоненты только принимают сигнал от ретранслятора, не пытаясь ничего передать:
Полудуплексные системы связи
Дуплексные системы связи
В дуплексных системах связи данные могут передаваться в двух направлениях одновременно. Реализация двунаправленной передачи данных возможна с использованием временного или частотного разделения. Примером такой системы служит технология GSM, где восходящий и нисходящий каналы связи организованы на разных частотах, т.е. используется частотный дуплекс.
Организация дуплексной связи
Частотный дуплекс (FDD)
В системах с частотным дуплексом восходящий и нисходящий каналы организованы на разных несущих частотах F1 и F2. Такое решение позволяет снизить взаимовлияние каналов передачи данных, поскольку непересекающиеся в частотной области сигналы, не когерентны и не будут интерферировать друг с другом:
Частотный полудуплекс (Hybrid-FDD)
Разновидностью FDD-систем является система с частотным полудуплексом, в которой в один момент времени осуществляется приём или передача, однако восходящий и нисходящий каналы разнесены в частотной области. По сравнению с системой FDD, пропускная способность Hybrid-FDD в два раза ниже, т.к. половину времени частотный ресурс не используется.
Временной дуплекс (TDD)
Симплексная связь
Симплексная связь — связь, при которой информация передаётся только в одном направлении. Существуют два определения симплексной связи. По определению ANSI схема симплексной связи позволяет передавать сигналы всегда только в одном направлении. Такая связь используется в радиовещании, поскольку нет необходимости передавать какие-либо данные обратно на радиопередающую станцию. Другой пример симплексной связи — однонаправленная связь между пусковой установкой и ракетой с радиокомандным управлением, когда команды передаются ракете, но приём информации от ракеты не предусмотрен.
По определению ITU-T схема симплексной связи позволяет передавать сигналы в каждый момент времени только в одном направлении. В другой момент времени сигналы могут передаваться в противоположном направлении. Такой вид связи обычно называют полудуплексной связью. Примером данного вида связи могут служить сетевые карты, соединённые коаксиальным кабелем и многие виды технологической радиосвязи.
Смотреть что такое «Симплексная связь» в других словарях:
СИМПЛЕКСНАЯ СВЯЗЬ — двухсторонняя связь между 2 пунктами, при которой в каждом из них передача и прием сообщений ведутся поочередно … Большой Энциклопедический словарь
Симплексная связь — двухсторонняя связь, в которой передача и прием сообщений (сигналов) между двумя корреспондентами осуществляется по одному каналу связи поочередно. EdwART. Толковый Военно морской Словарь, 2010 … Морской словарь
симплексная связь — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN one way communication … Справочник технического переводчика
симплексная связь — двусторонняя связь между 2 пунктами, при которой в каждом из них передача и приём сообщений ведутся поочерёдно. * * * СИМПЛЕКСНАЯ СВЯЗЬ СИМПЛЕКСНАЯ СВЯЗЬ, двухсторонняя связь между 2 пунктами, при которой в каждом из них передача и прием… … Энциклопедический словарь
симплексная связь — 3.4 симплексная связь (simplex): Способ связи, при котором передача возможна в каждом из двух направлений канала электросвязи посредством, например, ручного управления. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
симплексная связь — (см. симплекс) телефонная или телеграфная связь, при которой передача и прием сообщений между двумя пунктами осуществляются раздельно только в одном направлении: сначала передача, а затем прием, и наоборот Новый словарь иностранных слов. by… … Словарь иностранных слов русского языка
Симплексная связь — Двухсторонняя связь, при которой в каждом из пунктов связи передача и приём сообщений производятся поочерёдно … Большая советская энциклопедия
СИМПЛЕКСНАЯ СВЯЗЬ — (от лат. simplex простой) система двусторонней электросвязи между двумя абонентами по одной физ. цепи или одному каналу связи, при к рой в каждом из пунктов связи передача и приём сообщений производятся поочерёдно. При телеф. С. с. для… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Симплексная связь — двусторонняя телефонная, телеграфная или радиосвязь, в которой передача и приём сообщений между двумя корреспондентами осуществляются по одному каналу связи поочерёдно … Словарь военных терминов
Симплексная связь — 1. Способ связи, при котором передача возможна попеременно в каждом из двух направлений канала электросвязи посредством, например, ручного управления Употребляется в документе: МСЭ 2007 год … Телекоммуникационный словарь
Что такое симплексная радиосвязь
3 режима пользования радиооборудования :
1. симплексный режим работы радиостанций
Это режим, в котором и передатчик и приемник работают на одной и той же частоте. Пользователь не может слушать и говорить одновременно. Пока один пользователь говорит, остальные слушают. Этот режим используется большинством стандартных систем радиосвязи. В таком режиме работают безлицензионные рации (Walkie-talkie).
Другим примером симплексной связи могут служить авиационные радиостанции и морские рации.
Системы симплексной связи часто поддерживают принцип открытой архитектуры, что позволяет любой рации, которая соответствует основными стандартам обеспечить совместимость с системой. Это позволяет использовать как старые, так и новые радиостанции в единой сети. Данный принцип дает определенные преимущества, ведь системы симплексном связи часто является довольно старыми, функционировавшие в течение многих лет или десятилетий, и с большим количеством портативных, автомобильных или базовых стационарных радиостанций, и могут потребоваться десятилетия для их обновления
2. Полудуплексный режим работы радиостанций
Это режим, в котором передатчик рации работает на одной частоте, а приемник на другой. Пользователь не может слушать и говорить одновременно. Этот режим работы предполагает наличие двух частот (одна для передачи, другая для приема). Такой режим обычно используется для ретрансляторов или для функционирования базовой станции. В режиме работы ретранслятора все мобильные / портативные радиостанции в системе принимают его радиосигналы, но не в состоянии принимать радиосигналы друг друга. Только ретранслятор может принимать радиосигналы мобильных и портативных радиостанций.