Радиосвязь

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
кафедра судовождения и промышленного рыболовства
Контрольная работа
по дисциплине «Радиосвязь
и телекоммуникации»
специальность 26.05.05 Судовождение
Выполнил:
студент группы:
шифр: 22КзСВ 0226
Козлов А.А.
Проверил:
старший преподаватель
Козаченко Л.Н.
Керчь , 2023г.
СОДЕРЖАНИЕ
Вариант № 6
6. Какова дальность связи в ПВ и от каких факторов она зависит?
16. Какой вид модуляции на ПВ/КВ в радиотелефонии используется в ГМССБ?
26. Какие стандарты судовых станций ИНМАРСАТ могут устанавливаться на судах?
36. Каковы преимущества и недостатки использования низкоорбитальных спутников?
46. На каких частотах осуществляется прием сообщений НАВТЕКС?
56. Какие частоты ЦИВ следует использовать для подачи вызова бедствия в различных
частотных диапазонах?
66. Для чего необходима документация судовой радиостанции?
1.Какова дальность связи в ПВ и от каких факторов она зависит?
адиоволны ПВ диапазона могут распространяться как поверхностным, так и
пространственным лучом. Из-за значительного поглощения подстилающей поверхностью
радиолинии, использующие поверхностную волну, могут иметь протяженность (150 - 200)
миль. Ионосферная волна ПВ диапазона способна отразиться лишь при электронной
концентрации, соответствующей слою Е. Поэтому днем, когда существует слой D, волна
им полностью поглощается. Ночью, когда слой D отсутствует, радиолиния работает и на
ионосферной волне, дальность связи при этом может возрасти в 2-2,5 раза.
Для коротких волн поверхностная волна из-за сильного поглощения оказывается
пригодной для установления радиосвязи всего на несколько десятков километров.
Основной практический интерес представляют пространственные волны. Причем
электронные концентрации ионосферы, соответствующие отражению луча, лежат в
области F2. Следует учитывать, что электронная концентрация слоя F2 существенно
меняется от дня к ночи, сезонно и при различных несистематических возмущениях. Днем
МПЧ растет, ночью - снижается. Поэтому существуют так называемые дневные - от 8
МГц и выше, и ночные - от 8 МГц и ниже частоты.
Радиоволны УКВ диапазона распространяются в виде тропосферной поверхностной
волны, значительно поглощаются земной поверхностью, не огибают крупные
препятствия, не отражаются от ионосферы, а проходят сквозь нее. Связь возможна только
в пределах прямой видимости.
Рассмотрим правила выбора частот для организации радиосвязи на различные расстояния.
Для ближней связи (до 30 морских миль) используют УКВ диапазон. Дальность связи в
данном случае зависит главным образом от высоты установки передающей и приемной
антенн и может быть определена по приближенной формуле:
где D - дальность связи в морских милях; h1, h2 - высота установки передающей и
приемной антенн в метрах.
Для связи на средних расстояниях (до 150 - 200 морских миль) используют радиоволны
ПВ диапазона. При этом необходимо учитывать, что ночью в точку приема могут
одновременно прийти поверхностная и пространственная волна или две
пространственных волны. В обоих случаях в результате интерференции происходит
усиление или ослабление уровня принимаемого сигнала. Это явление называют
замиранием или "федингом". Для борьбы с ним необходимо уменьшить влияние
пространственной волны, несколько понизив частоту.
На больших расстояниях (более 150 морских миль) используют КВ диапазон. Причем
возможно установление линий связи за счет одного, двух и более переотражений
(скачков) от ионосферы. Для КВ радиотрасс характерно наличие мертвых зон или зон
молчания, в которых прием сигнала невозможен. Они возникают вследствие того, что
поверхностная волна уже затухла, а пространственная достигает поверхности Земли в
более удаленной точке. Для уменьшения протяженности мертвой зоны необходимо
перейти на более низкую частоту. И, наоборот, для увеличения дальности связи частоту
необходимо увеличивать, т.к. при этом поворот волны происходит от более высокой точки
отражающего слоя. При работе в КВ диапазоне необходимо учитывать нарушения связи
за счет резких изменений структуры и свойств слоя F, за счет повышенной ионизации
слоя D, а также за счет интерференционных замираний. Основной способ борьбы с такими
явлениями - своевременный маневр частотами.
Какой вид модуляции на ПВ/КВ в радиотелефонии используется в ГМССБ?
ГМССБ или GMDSS (англ. Global Maritime Distress and Safety System) –
Глобальная морская система связи при бедствии и для обеспечения безопасности
мореплавания.
Это комплекс обязательных технических мер и правил оказания помощи при бедствиях на
море. Разработан в рамках Международной морской организации (ИМО) и принят всеми
морскими странами в 1988 году. Юридически представляет собой поправки к
Международной конвенции по охране жизни людей на море (SOLAS). ГМССБ
обязательна для всех грузовых судов тоннажем от 300 тонн, которые находятся в
международных рейсах, а также для всех пассажирских независимо от водоизмещения.
Современные функции ГМССБ:
1. Передача оповещений о бедствии в направлении «судно-берег» и прием в
направлении «берег-судно». Сигнал передают, по меньшей мере, 2 отдельных и
независимых источника с использованием различных видов связи.
2. Передача и прием оповещений о бедствии в направлении «судно-судно».
3. Передача и прием сообщений для координации поисково-спасательных
операций на месте бедствия.
4. Передача и прием сигналов для определения местоположения.
5. Прием и передача информации по безопасности на море, а также сообщений
общего назначения через береговые системы и сети связи.
Обеспечивать безопасность человека на море помогают спутниковые системы и цифровые
технологии. ГМССБ регулирует наличие связи с береговыми службами на судах на случай
аварийных ситуаций, а также для автоматического и ручного обмена информацией о
безопасности, круглосуточно и при любом местоположении.
Основные преимущества ГМССБ
1. Суда ГМССБ оснащаются оборудованием связи, рассчитанным на конкретный район
плавания. Поэтому сигнал бедствия обязательно слышат береговые станции и другие
корабли, даже в самых дальних районах.
2. Оборудование ГМСБ стандартизировано: в каждом морском районе используются
определенные частоты. В случае бедствия это позволяет лучше координировать поисковоспасательные операции, на одних и тех же частотах.
3. Оборудование ГМССБ максимально просто в управлении. Сигнал бедствия можно
подать нажатием на специальную кнопку, расположенную на судовой земной ПВ/КВ,
УКВ или Инмарсат станции с ЦИВ. Даже если вы не сможете это сделать, сигнал бедствия
подаст свободно всплывающий судовой аварийный радиобуй.
Какие стандарты судовых станций ИНМАРСАТ могут устанавливаться на судах?
В настоящее время в Инмарсат используются следующие стандарту судовых терминалов.
Inmarsat-A. Первый стандарт, введенный в эксплуатацию в 1982 году. Предоставляет
услуги телефонии, факсимильной и телексной связи, а также передачи данных в
аналоговом режиме. Эксплуатация данного стандарта будет прекращена в ближайшие
годы.
Inmarsat-B. Введен в эксплуатацию в 1993 году. Данный стандарт является цифровым
аналогом стандарта Инмарсат-А. Обеспечивает весь спектр услуг стандарта Инмарсат-А,
но по более низким тарифам в связи с более рациональным использованием частотного
ресурса. Имеет меньшие габариты и вес. Рассчитан на замещение станций стандарта А.
Станции ИНМАРСАТ A/В обеспечивают прямую связь с абонентом (режим On-line).
Для оператора управление станцией ИНМАРСАТ-В не имеет сколь либо существенный
отличий в сравнении со станцией стандарта А. И поскольку оба этих стандарта
обеспечивают одинаковые виды связи, то их часто объединяют под общим названием
ИНМАРСАТ-А/В.
Inmarsat-C. Эта система была введена в эксплуатацию в 1991 году как дополнение к
системе ИНМАРСАТ-А и стала обеспечивать более дешевую глобальную связь с
помощью небольших по размеру СЗС, которые могут быть установлены практически на
любых по размеру судах, яхтах, траулерах.
ИНМАРСАТ-С не обеспечивает режима телефонии, но поддерживает обмен текстовыми
сообщениями и данными между СЗС и БЗС по принципу накопления, хранения
информации на берегу и последующей ее передачей з порядке очереди в соответствии с
указанным приоритетом (такой способ обмена называется Store and Forward).
Передаваемое сообщение готовится на СЗС и в пакетной форме передаётся на выбранную
БЗС, где пакеты проверяются на наличие ошибок, хранятся и собираются в одно
сообщение, которое затем по береговым каналам связи передаётся на адрес конечного
абонента.
Отличительной особенностью судовых станций стандарта С является малогабаритная
всенаправленная антенна, которая также позволяет работать в системе GPS. СЗС
ИНМАРСАТ-С, как правило, имеют встроенный приемник РГВ для приема сообщений
службы безопасности мореплавания (SafetyNET) и коммерческой службы флота
(FleetNET).
ИНМАРСАТ-С позволяет получать/передавать электронную почту (e-mail) через
Интернет. Имеет встроенный приемник GPS.
Inmarsat-M (мини-М). Система связи ИНМАРСАТ-М находится в эксплуатации с
декабря 1992 года и беспечивает глобальную связь с помощью сравнительно недорогих и
небольших по размеру терминалов. В ИНМАРСАТ-М используются цифровые методы
передачи информации и направленная антенна. СЗС стандарта М меньше по размерам и
легче, чем СЗС других стандартов, что делает возможным их установку на небольших по
размеру судах.
Станции стандарта М работает в режимах телефонии, факса, передачи данных.
Отсутствие возможности передачи телексных сообщений является одним из серьезных
недостатков этого стандарта, что сдерживает применение станций ИНМАРСАТ-М на
судах в качестве обязательного для ГМССБ оборудования.
Терминалы мини-М имеют еще меньшие размеры антенны и поэтому обеспечивают
худшее качество телефонии и меньшую скорость передачи данных (факса) в сравнении с
ИНМАРСАТ-М. К тому же система мини-М использует так называемую технологию
работы в "точечных лучах", что ограничивает регионы, в которых возможна связь с
помощью станций мини-М. Это ограничение особенно касается южного полушария, где
связь через мини-М станции невозможна.
Инмарсат Fleet является морским вариантом стандарта Инмарсат-М4 и обеспечивает те
же самые сервисы. Терминалы стандарта Fleet существуют 3 типов: Fleet 77, Fleet 55 и
Fleet 33, что позволяет обеспечить потребности в связи судов разных классов с учетом
районов их плавания. Цифры в названии системы приблизительно соответствуют
диаметру антенны (без учета радиопрозрачного покрытия): Fleet 77 - 77 см, Fleet 55 -50 см,
Fleet 33 - 30 см. При проектировании станций семейства Fleet была заложена возможность
их работы с новыми спутниками четвертого поколения, в том числе процедуры выбора
зональных лучей при настройке с использованием местонахождения станции,
определяемого с помощью встроенного приемника сигналов GPS. Терминалы семейства
Fleet помимо стандартных услуг передачи данных, голоса и факса с низкой скоростью
также могут быть применены для использования разнообразных услуг Интернет.
Судовые терминалы Fleet-77, имеют возможность двусторонней телефонной связи с
береговым СКЦ по приоритетному каналу. Поэтому они, как исключение, отвечают
требованиям ГМССБ.
Inmarsat-D/D+. Обеспечивает низкоскоростную передачу данных при помощи
терминалов, размером с CD-плейер. Оборудованный приемником GPS, терминал D+
является идеальным средством управления транспортными перевозками, передачи
коротких сообщений водителю и дистанционного управления и автономного снятия
информации.
Inmarsat-BGAN (Broadband Global Area Network) - это спутниковая система
беспроводной пакетной передачи данных, основанная на протоколе IP (Internet Protocol),
предлагающая мобильный высокоскоростной доступ к сети Интернет и к корпоративным
сетям через компактный и легкий переносной спутниковый Интернет-модем
(пользовательский терминал). В основе Inmarsat-BGAN лежит технология пакетной
передачи данных по протоколу IP, поэтому пользователи оплачивают лишь объем
посланных и полученных данных, а не время занятия линии. Это позволяет постоянно
находиться на линии в режиме подключения - быть всегда на связи.
Каковы преимущества и недостатки использования низкоорбитальных спутников?
Система КОСПАС-SARSAT (КОСПАС - Космическая система поиска аварийных судов,
SARSAT -Search and Rescue Satellite Aided Tracking) является международной системой,
совместно разработанной организациями СССР, Канады, Франции и США. Она
предназначена для обнаружения, идентификации и определения координат терпящих
бедствие судов и самолетов с помощью аварийных радиобуев (АРБ), передающих
радиосигналы на частотах 121,5 МГц и 406 МГц. Система построена на основе
низкоорбитальных спутников, запускаемых на околополярную орбиту высотой 800...1000
км. В базовую конфигурацию входят четыре спутника.
В 1985 году система КОСПАС-SARSAT была объявлена эксплуатационной, а в 1988 году
было подписано "Соглашение о Международной программе КОСПАС-SARSAT",
которым регламентируется сотрудничество по эксплуатации и развитию системы,
обеспечиваются ее долгосрочная эксплуатация и предоставление для использования всеми
государствами.
Система КОСПАС-SARSAT является доплеровской навигационной системой и базируется
на измерении доплеровского сдвига частоты радиосигнала, излучаемого АРБ, и
вычислении координат АРБ по доплеровскому сдвигу частоты. Вычисление координат
терпящего бедствие судна производится на борту спутника и на земных станциях.
Опознавание АРБ осуществляется по его идентификационному номеру, в качестве
которого используется девятизначный номер ЦИВ (MMSI). Этот номер включается в
излучаемый буем сигнал.
Работа базовой системы КОСПАС-SARSAT основана на ретрансляции сигналов бедствия
через низкоорбитальные спутники (LEOSAR - Low Earth Orbit Search and Rescue) на
береговые центры. Однако низкоорбитальные спутники имеют малую зону
радиовидимости. Из-за этого задержка в доставке сигнала бедствия на берег может
достигать до 1,5 часа.
Для устранения этого недостатка в настоящее время запущены три спутника на высокой
геостационарной орбите (GEOSAR - Geostationary Earth Orbit Search and Rescue). Эти
спутники способны ретранслировать сигнал бедствия практически без задержки от АРБ,
находящихся в пределах действия геостационарных спутников, т.е. между 70°N и 70°S.
Преимущеста
В современных системах спутниковой связи широко используются спутники на
невысоких околоземных орбитах, которые имеют определённые преимущества: Небольшие расстояния от Земли до спутников, находящихся на невысоких орбитах,
приводят к меньшим потерям сигнала и меньшему времени его запаздывания. - Спутники
на таких орбитах позволяют охватить и приполярные районы.
Недостатки
Низкоорбитальные спутники постоянно теряют высоту, из-за трения с воздухом.
Недостатки использования такого спутника тоже есть. Наиболее очевидны это задержка
сигнала, так как спутник находится на большом расстоянии от Земли. Пинг бывает 230280 мс. это может вызывать проблемы защиты информации в сетях.
На каких частотах осуществляется прием сообщений НАВТЕКС?
Приемник НАВТЕКС служит для приема навигационной информации в районах,
обслуживаемых этой системой. Общие требования к приемникам НАВТЕКС следующие.
Оборудование должно состоять из радиоприемника, устройства обработки сигнала и
печатающего устройства.
Должно быть обеспечено получение информации о районах обслуживания и видах
сообщений, исключенных оператором из приема.
Приемник должен работать на частоте 518 кГц. Могут быть предусмотрены
дополнительные частоты для приема сообщений национальной службой НАВТЕКС.
Должна быть предусмотрена проверка работоспособности приемника, устройства
обработки сигнала и печатающего устройства.
В оборудовании должно обеспечиваться хранение по крайней мере 30 идентификаторов
сообщений. По истечении срока между 60 и 72-м часами идентификатор сообщений
должен быть автоматически удален из памяти устройства. Если количество принятых
сообщений превышает емкость памяти, то должно автоматически удаляться самое старое
сообщение.
В оборудовании должны храниться только правильно принятые сообщения. Сообщение
считается правильно принятым, если коэффициент ошибки на знак ниже 4%.
При приеме сообщений по поиску и спасанию должна срабатывать сигнализация в месте,
откуда обычно осуществляется управление судном.
Информация о районах обслуживания и видах сообщений, находящаяся в памяти
оборудования, не должна стираться после исчезновения питающего напряжения в течение
6 ч.
Печатающее устройство должно печатать не менее 32 знаков в строке.
Если автоматический перевод строки вызывает деление слова, то это должно быть,
отражено в отпечатанном тексте. Печатающее устройство должно автоматически
осуществлять подачу бумаги после полностью отпечатанного сообщения.
Оборудование должно печатать звездочку, если принятый знак получен в искаженном
виде.
Какие частоты ЦИВ следует использовать для подачи вызова бедствия в различных
частотных диапазонах?
Оповещение бедствия с использованием ЦИВ предполагает первоначальный вызов
бедствия ЦИВ DSC Distress Alert) с последующей передачей сообщения бедствия по
радиотелефону (радиотелексу) в том же частотном поддиапазоне.
Вызов бедствия ЦИВ передается:



на канале 70 в УКВ диапазоне;
на частоте 2187,5 кГц в ПВ диапазоне;
на частотах 4207,5; 6312; 8414,5; 12577; 16804,5 кГц в КВ диапазоне.
Частоты бедствия в режимах ЦИВ, радиотелефона и радиотелекса приведены ниже.
При выборе частоты бедствия ЦИВ в КВ диапазоне следует учитывать условия
распространения радиоволн. В общем случае в качестве начальной можно использовать
частоту 8414,5 кГц. Передача в КВ диапазоне на более чем одной частоте повышает
вероятность успешного приема сигнала бедствия ЦИВ. В ПВ/КВ диапазоне возможна
как одночастотная, так и многочастотная попытка передачи сигнала бедствия.
Одночастотная попытка передачи сигнала бедствия:
Сигнал бедствия ЦИВ передается на одной частоте. Передача автоматически повторяется
на этой же или другой частоте бедствия ЦИВ после случайной задержки в интервале
между 3,5 и 4,5 мин от начала исходного вызова.
Многочастотная попытка передачи сигнала бедствия:
Сигнал бедствия ЦИВ передается в виде последовательных вызовов (до 6-ти) на разных
частотах бедствия (1 - на ПВ и 5 - на КВ). Многочастотная передача сигнала бедствия
может быть сделана двумя способами:


подряд на нескольких частотах бедствия, не ожидая подтверждения вызова на
каждой частоте;
с ожиданием подтверждения от береговой станции в течение трех минут после
каждой попытки вызова.
Береговая станция в течение 3-х минут должна подтвердить вызов бедствия, причем
подтверждение делается всем судам. В районе А1 подтверждение береговой станцией
вызова бедствия УКВ ЦИВ должно делаться, как правило, немедленно.
Дальнейшая передача сообщения бедствия должна осуществляться на соответствующей
телефонной (или телексной) частоте в том частотном поддиапазоне, в котором получено
подтверждение. Получение подтверждения от береговой станции гарантирует
возможность радиообмена с ней в том же частотном поддиапазоне. Подача сигнала
бедствия ЦИВ делается с указанием:




идентификатора ЦИВ (MMSI),
координат и UTC времени,
характера бедствия (если позволяют обстоятельства для выбора),
последующего вида связи.
После подачи вызова бедствия по ЦИВ следует подготовиться к последующему обмену
бедствия, настроив передатчик и приемник радиостанции на соответствующую частоту
обмена бедствия в том же частотном диапазоне, а именно:



в УКВ диапазоне - канал 16;
в ПВ диапазоне:
o частота 2182 кГц (телефония);
o частота 2174,5 кГц (телекс);
в КВ диапазоне:
o частоты 4125; 6215; 8291; 12290 и 16420 кГц (телефония);
o частоты 4177,5; 6268; 8376,5; 12520 и 16695 кГц (телекс).
Для чего необходима документация судовой радиостанции?
Судовые радиостанции, оснащенные радиооборудованием ГМССБ, должны иметь
следующие документы (Регламент Радиосвязи, Приложение S16, Раздел VA):
1) Лицензия (Статья S18 РР);
2) Диплом оператора, обслуживающего судовую радиостанцию (диплом операторарадиоэлектроника первого или второго класса либо общий диплом оператора либо
ограниченный диплом оператора (в соответствии с требованиями, указанными в
Статье S48 РР);
3) Журнал, в который заносятся с указанием времени регистрации (если
администрации не приняли другой порядок записи всех сведений, которые должны
содержаться в журнале):
- краткое изложение сообщений, касающихся обмена в случае бедствия, срочности и
безопасности;
- сведения о важных случаях отказа и ремонта техники;
- если позволено судовыми правилами, местонахождение судна - не реже одного раза в
день;
4) Список позывных сигналов и/или идентификаторов станций, используемых в
морской подвижной службе и морской подвижной спутниковой службе (Список VIIA,
публикуемый МСЭ);
5) Список береговых станций и береговых земных станций, с которыми может
устанавливаться связь, с указанием часов дежурства, частот и тарифов; список
береговых станций и береговых земных станций, передающих навигационные и
метеорологические предупреждения и другую срочную информацию судам (смотри
Раздел S20 РР), (Списки IV, VI);
6) Список судовых станций, публикуемый МСЭ (Список V);
7) Руководство по использованию морской подвижной и морской подвижной
спутниковых служб, публикуемое МСЭ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература
1. Козаченко Л.Н. «Основы радиотехники и связи» Конспект лекций /Л.Н. Козаченко. Изд. Керченский государственный морской технологический университет, Керчь 2016.207 с. 2.Судовая радиоэлектроника и радионавигационные приборы: Учебник / А.М.
Байрашевский, А.В. Жерлаков; под общ.ред. А.М. Байрашевского. - М.: «Транспорт»,
1988. – 271 с
Дополнительная литература 3. Машкова Т.Т. «Основы радиотехники»/Т.Т. Машкова, С.Н.
Степанов.- Москва: «Радио и связь», 1992. - 232 с. 4. Кубрин С.С., Иванов И.М.
«Радиосвязь и телекоммуникации»/С.С. Кубрин, И.М. Иванов - Москва: «ТрансЛит»
2018г. 5. Березенцев Ю.С. Основы радиотехники, электроники и судовая радиосвязь: учеб.
для вузов вод. трансп. / Березенцев Юрий Сергеевич; Ю. С. Березенцев; М-во трансп. Рос.
Федерации, Новосиб. гос. акад. вод. трансп., Каф. автоматики и пром. электроники. Новосибирск: НГАВТ, 1998. - 208 с.: 6 Правила радиосвязи морской подвижной службы.
— М.: ЦРИА «Морфлот», 1980