В предыдущей статье были описаны в качестве средств связи радиостанции УКВ диапазона, которые могут быть использованы для связи в экстренном случае.
Помимо радиостанций средствами связи для НАЗа могут служить также сотовая и спутниковая связь.
II. Сотовый телефон.
Особенностью сотовой связи является то, что сотовый телефон не может связаться на прямую с другим телефоном, а связывается сперва с сотовой вышкой (базовой станцией), имеющей определенный радиус действия, а после через нее связывается с другой такой же сотовой вышкой (базовой станцией либо с другим сотовым телефоном, находящимся в зоне действия сотовой вышки (базовой станции)
Сотовый телефон является по своей сути УКВ передатчиком, работающим в диапазоне дециметровых волн частот стандарта связи 900/1800/2100/2600 МГц (в России и некоторых других странах) или GSM 800/1900/2100/2600 МГц (в других странах).
В современных телефонах информация идет по поколению связи, например 4G или 3G, которая не говорит о частотах которые на которых работает мобильный телефон, но дает об их представлении, если в данной информации разбираться.
Рассмотрим подробнее данные диапазоны частот.
GSM (от названия группы Groupe Spécial Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communications) - глобальный стандарт цифровой мобильной сотовой связи с разделением каналов по времени (TDMA) и частоте (FDMA).
Дальность связи GSM лимитирована компенсационной задержки сигнала и составляет до 35 км. На практике при использовании режима extended cell (с использованием специальной усиливающей аппаратурой) в море, пустыне, горах можно достигнуть расстояния до 75 км. Но учитывая, что большей частью использование телефоном происходит на суше, то рассчитывать на дальность связи более 35 км рассчитывать не приходится.
Стоит также учитывать, что сотовая связь GSM в связи со своим развитием разбита на поколения и имеют небольшие отклонения по частотам, которые должен поддерживать телефон и базовая станция для связи.
1. GSM-900 – цифровой стандарт связи в диапазоне частот от 890 до 915 МГц (от телефона к базовой станции) и от 935 до 960 МГц (от базовой станции к телефону). Длина волны 33,7-32,7 см (от телефона до базовой станции) с длиной антенны 8,4-8,1 см – при ¼ от длины волны и 16,9-16,4 см – при ½ от длины волны для сотового телефона. Длина волны 32-31 см (от базовой станции к телефону) и длиной антенны 8-7,7 см – при длине ¼ от волны и 16-15,5 см – при длине ½ волны для базовой станции. Диапазон частот расширен от 880 до 915 МГц (от телефона к базовой станции) и от 925 до 960 МГц (от базовой станции к телефону) с длиной волны 34-32,7 см (для сотового телефона) и 32-30 см (базовой станции), тем самым увеличив количество каналов связи. Максимальная излучаемая мощность мобильных телефонов данного стандарта – 2 Вт. Данная частота используется для передачи голосовой связи и мобильного 3G (UMTS-900) интернета.
2. GSM-1800 – цифровой стандарт сотовой связи в диапазоне частот 1710-1880 МГц, являющийся модификацией стандарта GSM-900. Длина волны данных частот 17,5-15,9 см, с необходимой длинной антенны 4,3-3,9 (≈4) см – при длине ¼ волны и 8,8-8 см – при длине ½ длины волны. Точный диапазон частот 1710-1785 МГц (от сотового телефона к базовой станции) и 1805-1880 МГц (от базовой станции) с длинами волн 17-16,8 см (от телефона до базовой станции) и 16,6-15,9 см. Максимальная излучаемая мощность мобильных телефонов данного стандарта- 1 Вт.
Телефон стандарта GSM 900/1800 работает в обоих стандартах одномоментно и относится ко второму поколению связи 2G. При работе в сети GSM-900 попадая в сеть GSM-1800, автоматически переключается на нее, тем самым позволяя оператору рациональнее использовать частотный ресурс.
3. UMTS-2100 (Universal Mobile Telecommunication System – Универсальная Мобильная Телекоммуникационная Система) – технология сотовой связи, разработанная для внедрения третьего поколения (3G), также часто называемая 3GSM. Используется для передачи голосовой связи и мобильного 3G интернета. Диапазон частот 1920-1980 МГц (от телефона к базовой станции) и 2110-2170 МГц (от базовой станции к телефону). Длина волны 15,6-15,1 см (от телефона) и 14,2-13,8 см (≈14 см) (для базовой станции). Необходимая длина антенны 3,9-3,7 см (≈4 см) – при ¼ длины волны и 7,8-7,6 см – при длине ½ от длины волны для сотового телефона. Необходимая длина антенны для базовой станции 3,6-3,5 см – при длине ¼ волны и 7,1-6,9 см (≈7 см) – при длине ½ волны. Используется в 3G и 4G поколениях связи.
Телефоны третьего поколения связи 3G поддерживают связь, работающую на 900 МГц и 2100 мГц из которых для передачи голосовой связи используется частота на 900 МГц.
4. LTE (Long-Term Evolution) – четвертое поколение связи (4G), обеспечивающее пиковую скорость загрузки до 1 Гбит/с и скорость выгрузки до 500 Мбит/с. В сетях 4G также внедрены функции передачи голосом по технологии LTE (VoLTE) и агрегация несущих для увеличения пропускной способности сети.
LTE-1800 (VoLTE) – частота используется для передачи голосовых сообщений, интернета, интернет вещей и пр. данная частота используется на диапазоне частот GSM-1800 и имеет все их параметры.
LTE-2600 – частота используется для передачи интернета. Частота на 2500-2700 МГц.
Телефон четвертого поколения связи 4G поддерживают связь работающую на частотах более ранних поколений связи 2G и 3G (900/1800/2100 МГц), а также дополнительно свои частоты, которые были выделены дополнительно для этого поколения. Для голосовой связи 4G использует частоты 900 и 1800 МГц.
В зависимости от применяемого стандарта сотовой связи зависит и максимальная дальность связи на мобильных частотах:
1. 900 МГц (2G, 3G) – до 40 км (обычно составляет до 35 км)
2. 1800 МГц (2G, 4G (VoLTE)) – 5-8 км (максимальная – 10 км)
3. 2100 МГц (3G, 4G) – 3-5 км
Зная параметры дальности связи между сотовой вышкой и сотовым телефоном для увеличения дальности связи необходимо:
1. В районе нахождения выбрать сотового оператора обслуживающего район нахождения. Бывает так, что в населенном пункте имеется один сотовый оператор и подключится к нему, обслуживаясь у другого сотового оператора невозможно из-за разницы границы частот. Например, в Москве у оператора Мегафон на частоте 1800 МГц выделены частоты 1730,200-1760,200 МГц (от мобильного телефона к базовой станции) и 1825,200-1855,200 МГц (от базовой станции), а у МТС 176,200-1785 МГц (от мобильного к базовой станции) и 1855,200-1880 МГц (от базовой станции). Исходя из данного примера видно, что из-за разницы частот связь абонента «Мегафона» через вышку сотового оператора «МТС» не возможна.
2. Установить телефон на более раннее поколение связи: с 4G на 2G, тем самым обеспечив более дальнюю дистанцию связи в 35 км вместо 10 км. Это достигается тем, что во время работы на частоте 900 МГц дальность связи больше из-за длины волны частоты.
3. При слабом сигнале подняться на возвышенность, тем самым обеспечив лучшую прямую видимость между сотовой вышкой и мобильным телефоном и уменьшив количество преград от рельефа местности.
4. Следить за уровнем заряда батареи питания.
Сотовый телефон не является идеальным средством связи из-за своего небольшого радиуса действия и может помочь в критической ситуации только недалеко от населенного пункта.
III. СПУТНИКОВЫЙ ТЕЛЕФОН.
Спутниковая связь — вид космической радиосвязи, основанный на использовании в качестве ретрансляторов искусственных спутников, как правило, специализированных спутников связи. Спутниковая связь осуществляется между так называемыми земными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижными.
Спутниковый телефон — мобильный телефон, передающий информацию напрямую через специальный коммуникационный спутник. В зависимости от оператора связи, областью охвата может быть или вся Земля, или только отдельные регионы. Связано это с тем, что используются либо низколетящие спутники, которые при достаточном количестве покрывают зоной охвата всю Землю, либо спутники на геостационарной орбите, где они не двигаются относительно Земли и не «видят» её полностью.
Спутниковые телефоны работают также как и сотовая связь и многие гражданские радиостанции на УКВ дециметровых частотах, иначе называемыми в спутниковой связи L-диапазоном с частотой 1000-2000 (1-2 ГГц) и длиной волны 30-15 см.
В России пока представлено 4 оператора предоставляющих спутниковую связь IRIDIUM, THYRAYA, INMARSAT, GLOBAISTAR (с момента СВО временно приостановила свою деятельность).
Рассмотрим, что представляет собой каждый оператор спутниковой связи.
1. IRIDIUM (Иридиум) – всемирный оператор спутниковой телефонной связи, покрывающий 100 % поверхности Земли, включая оба полюса. Для обеспечения связи имеется 75 спутников, из которых 66 основных и 9 резервных, расположенных на высоте 780 км и наклонением 86,5˚. Основная антенна спутника покрывает территорию диаметром 4700 км на поверхности Земли, генерируя 48 радиолучей L-диапазона тем самым обеспечивая связь между пользователями системы. Данная система спутниковой связи использует диапазон частот 1616-1626,5 МГц с длинной волны 18,5-18 см.
2. THYRAYA (Турая) – региональный оператор спутниковой связи, зарегистрированный в Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ) и представляющий свои услуги через авторизированных поставщиков. Система использует три спутника, находящихся на геостационарной орбите, на высоте примерно 35.000 км, почти неподвижно висящих над определенной точкой над экватором – два спутника в районе Кении/Сомали и один над Малайзией. При работе со спутниковым телефоном в северном полушарии необходим открытый вид на юг (в сторону экватора), между спутником и телефоном не должно быть препятствий. Чем больше удаление от экватора, тем ниже над горизонтом будут находиться спутники Турайя и тем больше может возникать препятствий. Например, если горизонт на юг будет закрывать гора, то связи не будет. Таким образом заявляемая Турайя зона покрытия – это не зона уверенной и гарантированной связи, а зона возможной связи. Поэтому находясь в на большом расстоянии от экватора с большой вероятностью можно столкнутся с тем, что для звонка специально придется искать место с открытым горизонтом на юг.
В отличии от спутниковых телефонов других операторов, спутниковые телефоны Thuraya могут работать помимо спутниковой сети и в наземных сетях GSM-900/1800 сотовых операторов, с которыми у них заключены роуминговые соглашения. В настоящий момент покрытие спутниковой сети Турайя отсутствует в следующих регионах России: северные районы Тюменской области, северные районы Томской области, северные районы Красноярского края, нет на более 90 % территории Республики Саха (Якутия), нет на более 90 % территории Забайкальского края, нет на более 90 % территории Амурской области, нет не более 90 % территории Хабаровского края (все, что выше 50 широты), районы Приморского края (все, что выше 50 широты), районы Сахалинской области (все, что выше 50 широты), нет на более 90 % территории Камчатского края, нет на более 90 % территории Магаданской области, нет на более 90 % территории Чукотского АО.
Диапазон частот 1626,5-1660,5 МГц (от телефона к спутнику (Земля-космос)) и 1525-1559 МГц (от спутника к телефону (Космос-земля)) с длинами волн 18 см (от телефона до спутника) и 19,6-19,2 см (от спутника к телефону).
3. INMARSAT (Инмарсат) – британская компания спутниковой связи, c первоначальным названием – Международная организация морской спутниковой связи (International Marintime Satellite Organization Inmarsat), созданная по инициативе Международной Морской Организации (ИМО) и изначально имеющая статус международной организации. Главной целью создания являлось обеспечение морских судов надежной связью, в первую очередь для повышения безопасности мореплавания, в том числе передачи сигналов бедствия, оперативного взаимодействия с другими судами и береговыми службами, связи членов экипажа и пассажиров судна с берегом в соответствии с требованиями ГМССБ – глобальной морской системы связи при бедствиях.
Для обеспечения связи система использует также как и Турая геостационарные спутники в количестве 15 штук, располагающихся на высоте 35.786 км. Спутниковая связь Инмарсат обеспечивает почти глобальный охват поверхности за исключением околополярных зон: выше 70˚ северной широты и ниже 70˚ южной широты.
Диапазон частот 1626,5-1660,5 МГц (от телефона к спутнику (Земля-космос)) и 1525-1559 МГц (от спутника к телефону (Космос-земля)) с длинами волн 18 см (от телефона до спутника) и 19,6-19,2 см (от спутника к телефону).
Достоинства спутниковой связи:
1. Связь по всему миру, даже в труднодоступных уголках Земли
2. Независимость от наземной инфраструктуры и физических линий связи
3. Мобильность спутниковых антенн
4. Устойчивость к природным катаклизмам и техногенным авариям
5. Устойчивость к природным катаклизмам и техногенным авариям
6. Высокая скорость развёртывания спутниковых систем связи
Помимо достоинств спутниковая связь имеет и свои следующие недостатки:
1. Слабая помехозащищённость
2. Воздействие тропосферы и ионосферных эффектов
3. Зависимость от прямой видимости и естественных преград
4. Взаимное искажение радиосигналов
5. Высокие цены на связь и спутниковое оборудование
Средства связи играют значительную роль в НАЗе. С их помощью можно вызвать помощь, сообщить свое местоположение, произвести взаимодействие со спасательными службами. Однако стоит учитывать, что любое средство связи имеет свои достоинства и недостатки, которые позволяют их использовать в строго ограниченных условиях.