Автор: Чивилев Сергей Владимирович, кандидат технических наук, технический директор компании "Интегра Про"

Отрадно видеть, что рост экономики России наблюдается не только в добывающих отраслях, но и в производственной сфере. По мере роста производства перед руководителями встает непростая задача по выбору стратегии развития информационных систем на предприятии. Несомненно, одним из важных компонентов таких систем является профессиональная радиосвязь.

Неполное представление о функциональных особенностях различных систем радиосвязи иногда не позволяет руководителю принять правильное решение и может привести не только к неэффективным инвестициям, но поставить под угрозу технологические процессы и безопасность на предприятии.

Настоящая публикация призвана устранить этот пробел, и будет интересна как руководителям профильных подразделений предприятий, хорошо ориентирующихся в современных системах связи, так и руководителям старшего звена, которые, возможно, знакомы с решениями профессиональной радиосвязи лишь поверхностно.

 

Профессиональная радиосвязь. Оценка необходимости

Производство, с точки зрения настоящей тематики, это непрерывный управляемый технологический процесс, требующий неусыпного внимания и контроля. Именно контроль и управление производством диктуют необходимость средств радиосвязи как незаменимого инструмента. Не менее важным обуславливающим фактором является безопасность в различных её проявлениях. Прежде, чем мы рассмотрим варианты решений при создании новой или модернизации существующей сети радиосвязи остановимся на главном условии, которое порой забывается в гонке за сиюминутной экономией средств. Этим условием является независимость от публичных сетей. Учитывая, что тематика статьи - радиосвязь, то под публичной сетью понимаются сети мобильной сотовой связи различных стандартов, в том числе GSM и CDMA. Публичные сети – это сети равноправных абонентов. Сама их концепция не позволяет присваивать абонентам, скажем многоуровневые приоритеты или предоставлять им право внеочередного соединения и эффективно реализовывать групповое взаимодействие. Кроме того, время установления одного соединения в публичных сетях может составлять до 1,5 минут и зависит от загрузки конкретной базовой станции. Если на предприятии скажем, 100 человек пользуются средствами связи хотя бы 10...15 раз в час, то совокупное время простоя всех абонентов может достигать 1500 минут в час или 200 часов за 8 часовую смену, что в той или иной мере соответствует 25 ничего не делающим человекам. Эффективность производства кроется в этих цифрах, а не только в стоимости минуты разговора. Вы скажете, игра цифр, но даже если сократить это время вдвое показатели эффективности останутся неудовлетворительными. Причем в часы наибольшей нагрузки никто не гарантирует, что соединение вообще состоится, а руководитель подразделения не получит ответ «абонент недоступен – перезвоните позже» или «абонент занят».

Одно из ошибочных направлений в системах радиосвязи на производстве – решения стандарта DECT. Мы не будем посвящать этому решению, рассчитанному для домашнего пользования много внимания. Лишь скажем, что эта технология по своим принципам напоминает ограниченные публичные сети. Система профессиональной радиосвязи (промышленная радиосвязь) должна обеспечивать групповое взаимодействие, когда все участники знают о том, что происходит или планируется.

Cистема радиосвязи считается профессиональной в том случае, если используемые для её создании средства рассчитаны на долгосрочную эксплуатацию, что в свою очередь невозможно без соответствующей технической поддержки производителя. Скажем, такой производитель как Motorola позволяет своим партнерам производить ремонт абонентских радиостанций в течение 5 лет после снятия их с производства, поддерживая широкий набор запасных частей на собственном складе.

Таким образом, можно с уверенностью сказать, что система профессиональной радиосвязи на производстве является неотъемлемым звеном технологической цепочки и должна быть независимой от публичных сетей и комплектоваться радиосредствами, рассчитанными на долгосрочную службу. Именно поэтому руководитель предприятия должен взвешенно оценивать и понимать 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 и территорию, требующую покрытие. Существует четкое разделение средств профессиональной радиосвязи на конвенциональные и транкинговые. Постараемся на простом примере понять принципы характерные для обоих направлений.

Принципы, реализованные в существующих конвенциональных системах профессиональной радиосвязи, легко объяснимы графически (см. рис. 1).

 

Рис. 1. Иллюстрация 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:

• Rohill – система TetraNode (Нидерланды);
• DAMM Cellular Systems A/S – система TetraFlex (Дания);
• Motorola – система Dimetra IP Compact (Англия-Германия);
• OTE – система Elettra (Италия);
• Teltronic – система Nebula (Испания);
• EADS – Nokia (Финляндия);
• Axell Wireless – ретрансляторы TETRA (Англия-Швеция).

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

• Motorola;
• Sepura;
• Nokia EADS.

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.

 

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.