Международные организации, соглашения, диапазоны частот и длин волн

 

Необходимость выработки международных норм, стандартов, рекомендаций и соглашений объясняется широким обменом информацией между странами. Соглашения относительно вида оборудования связи, характеристик сигналов и кодов, используемых для обмена информацией, форматов записи сигналов, видов модуляции, распределения частот, требований к параметрам каналов передачи и измерительных сигналов для контроля характеристик существенно облегчают международный обмен программами. Необходимы соглашения по правовым и организационным вопросам связи.

Первая международная телеграфная конвенция (впоследствии Конвенция электросвязи) была принята РІ Париже 17 мая 1868 РіРѕРґР° 20 государствами, которые установили Регламент телеграфной СЃРІСЏР·Рё. РўРѕРіРґР° же был основан Международный телеграфный СЃРѕСЋР·, переименованный РІ 1932 РіРѕРґСѓ РІ Международный СЃРѕСЋР· электросвязи (РњРЎР­). Р’ настоящее время РњРЎР­ – специализированное учреждение РћРћРќ, объединяющее более 180 стран РјРёСЂР°. Р’ состав РњРЎР­ РІС…РѕРґСЏС‚ Международный комитет регистрации частот (РњРљРР§), Международный консультативный комитет РїРѕ радио (РњРљРљР), Международный консультативный комитет РїРѕ телеграфии Рё телефонии (РњРљРљРўРў) Рё Бюро развития электросвязи.

РњРљРР§ выполняет международную координацию частотных присвоений, следит Р·Р° соблюдением государствами Регламента радиосвязи, изучает технические РІРѕРїСЂРѕСЃС‹ использования радиочастотного спектра Рё разрабатывает наиболее эффективные практические методы Рё технические средства РІ этой области. Р’ работе МККРучаствуют 13 исследовательских РєРѕРјРёСЃСЃРёР№, изучающих РІРѕРїСЂРѕСЃС‹ радиосвязи, радио- Рё телевизионного вещания, распространения радиоволн. РњРљРљРўРў имеет 18 исследовательских РєРѕРјРёСЃСЃРёР№, которые изучают технические Рё эксплуатационные РІРѕРїСЂРѕСЃС‹, относящиеся Рє телеграфии, телефонии, передаче данных, Рё новых служб, названных электронной почтой. Бюро развития радиосвязи отвечает Р·Р° техническую помощь развивающимся странам.

Из последних соглашений РІ области международной стандартизации, касающихся бытовой РР­Рђ, можно выделить:

В· принятие единых частот дискретизации РІ телефонииВВВВВВВВВВ (8 кГц), телевидении (13,5 МГц, несмотря РЅР° различие стандартов разложения изображения Рё систем цветного телевещания) Рё цифровой записи звуковых сигналов (32, 44,1 Рё 48 кГц);

· принятие стандартов записи на компакт-диски для воспроизведения на бытовых лазерных проигрывателях;

· утверждение 2 стандартов цифровой магнитной записи звуковых сигналов (R-DAT и S-DAT);

· принятие 2 студийных стандартов телевидения высокой чёткости (каждый в аналоговом и цифровом вариантах), а также рекомендаций по спутниковому и наземному излучению сигналов;

· принятие форматов бытовой магнитной видеозаписи VHS, S-VHS, Video-8;

· утверждение норм на плотность потока мощности у поверхности Земли, необходимую для установок непосредственного телевизионного приёма;

· распределение частот для спутникового теле- и радиовещания;

· утверждение норм и критериев оценки качества в звуковом и телевизионном вещании;

· принятие норм и требований к системе однополосного радиовещания и рекомендаций поэтапного его введения;

· принятие рекомендаций на систему цифрового радиовещания. В стадии изучения – стандарт на цифровую видеозапись.

В соответствии с международным соглашением спектр электромагнитных колебаний разделён на диапазоны частот и длин волн (таблица 2). Каждый диапазон имеет свой номер (N). Для определения полосы частот (DFN = FH – FB), занимаемой соответствующим диапазоном, пользуются выражением DFN = =(0,3 × 10N – 3 × 10N) Гц. В колонке «Метрическое наименование волн» в скобках указано существующее в СНГ название волн, используемых для наземной радиосвязи, радио- и ТВ-вещания.

Приведённые РІ таблице 2 сведения соответствуют последним рекомендациям РњРљРљР, согласно которым для электросвязи (РїРѕ радио- Рё направляющим линиям) отведён диапазон частот электромагнитных колебаний РѕС‚ 300 Гц РґРѕ 3000 ТГц, С‚.Рµ. включая Рё оптический диапазон. Р’ физике РїРѕРґ оптическим диапазоном понимают участок спектра электромагнитных колебаний, включающий инфракрасные, видимые Рё ультрафиолетовые лучи СЃРѕ следующим примерным делением:

· инфракрасные (ИК): 3–380 ТГц (100–0,78 мкм);

· видимые (В): 380–780 ТГц (790– 380 нм);

· ультрафиолетовые (УФ): 780–3000 ТГц (380–100 нм).

 

Таблица 2 – Распределение электромагнитных колебаний РїРѕ диапазонам (РњРљРљР)

 

Номер диапазона (N) Диапазон Условное обозначение диапазона частот Метрическое наименование волн Метрическое сокращение для диапазонов волн
частот длин волн
(исключая нижний, включая верхний предел)
300–3000 Гц 1000–100 км УНЧ – ультранизкие частоты ULF– Ultra Low Frequency Гектокилометровые Д. гкм (В. hkm)
3–30 кГц 100–10 км ОНЧ – очень низкие частоты VLF – Very Low Frequency Мириаметровые (сверхдлинные) Д. мрм (В. Мат)
30–300 кГц 10–1 км НЧ – низкие частоты LF – Low Frequency Километровые (длинные) Д. км (В. km)
300–3000 кГц 1000–100 м СЧ – средние частоты MF – Medium Frequency Гектометровые (средние) Д. гм (В. hm)
3–30 МГц 100–10 м ВЧ – высокие частоты HF – High Frequency Декаметровые (короткие) Д. дкм (В. dam)
30–300 Мгц 10– 1 м ОВЧ – очень высокие частоты VHP – Very High Frequency Метровые (ультракороткие) Д. м (В. dm)
300–3000 МГц 100–10 см УВЧ – ультравысокие частоты UHF – Ultra High Frequency Дециметровые Д. дм. (В. dm)
3–30 ГГц 10–1 см СВЧ – сверхвысокие частоты SHF – Super High Frequency Сантиметровые Д. см (В. cm)
30–300 ГГц 10–1 мм КВЧ – крайне высокие частоты EHF – Extremely High Frequency Миллиметровые Д. мм (В. mm)
300–3000 ГГц 1–0,1 мм ГВЧ – гипервысокие частоты Децимиллиметровые Д. дмм (В. dmm)
3–30 ТГц 100–10 мкм Сантимиллиметровые Д смм (В. cmm)
30–300 ТГц 10–1 мкм Микрометровые Д. мкм (В. mkm)
300–3000 ТГц 1–0,1 мкм Децимикрометровые Д. дмкм (В. dmkm)

Действующий стандарт на радиосвязь ГОСТ 24375-80 предусматривает разделение радиоволн на диапазоны от 4-го до 12-го и в соответствии с ним радиоволнами считаются электромагнитные волны с частотами до 3 ТГц, распространяющиеся в среде без искусственных направляющих линий. В настоящее время для целей радио- и телевизионного вещания можно считать практически освоенным участком спектра примерно от 100 кГц (радиовещание на длинных волнах) до 40 ГГц (спутниковое телевизионное вещание, наземная радиорелейная связь). В системах связи по направляющим линиям сигналы передаются с частотами от единиц герц (телевизионный сигнал на небольшие расстояния – 10–15 км – можно передавать по коаксиальному кабелю непосредственно по видеочастоте и даже с постоянной составляющей, т.е. 0–6 МГц) до 40 ГГц (по фидерным СВЧ-линиям для подачи сигналов от передатчиков к антеннам радиорелейных и спутниковых систем связи), а при передаче по волоконно-оптическим линиям связи наиболее освоенными являются участки 0,85, 1,3 и 1,55 мкм.

Возможность использования крайне низких частот (КНЧ) для целей электросвязи отражена в рекомендации Международного научного радиосоюза, по предложению которого введён диапазон КНЧ (таблица 3).

 

Таблица 3 – Распределение крайне РЅРёР·РєРёС… частот РїРѕ диапазонам

 

Номер диапазона (N) Диапазон Условное обозначение диапазона частот Метрическое наименование волн Метрическое сокращение для диапазонов волн
частот длин волн
(исключая нижний, включая верхний предел)
–1 0,03–0,3 Гц КНЧ – крайне-низкие частоты 10–1 млн км Гигаметрические Д. гм (В. Gm)
0,3–3 Гц 1– 0,1 млн км Гектометрические Д. гМм (В. hMm)
3–30 Гц 100000–10000 км Декаметрические Д. дкМм (В. daMm)
30–300 Гц 10000–1000 км Мегаметрические Д. Мм (В. Mm)

 

Р’ большинстве стран диапазоны частот, используемые для телевидения Рё ЧМ-радиовещания, обозначаются СЃ помощью СЂРёРјСЃРєРёС… цифр РѕС‚ I РґРѕ V Рё приведены РІ таблице 4. Деление земного шара РЅР° 3 района облегчает распределение частот для наземных Рё спутниковых служб между государствами: Рє Району 1 относятся Африка, Европа, РЎРќР“ Рё Монголия; Рє Району 2 – Америка; Рє Району 3 – РђР·РёСЏ без РЎРќР“ Рё Монголии.

 

Таблица 4 – Диапазоны частот, используемые для телевизионного и ЧМ-радиовещания

 

Обозначение Диапазон частот, МГц
Район 1 Район 2 Район 3
I 47–68 54–68 47–68
II 87,5–108 88–108 87–108
III 174–230 174–216 174–230
IV 470–582 470–582 470–582
V 582–960 582–890 582–960

 

Часто используются данные о распределении радиоволн по диапазонам (таблица 5) в соответствии с рекомендациями IEEE – Института по электротехнике и радиоэлектронике США.

 

Таблица 5 – Распределение радиоволн РїРѕ диапазонам (рекомендация IEEE)

 

Условное обозначение диапазона частот Диапазон частот
VHF 30–300 МГц
UHF 300–1000 МГц
РBand 230–1000 МГц
L Band 1–2 ГГц
S Band 2–4 ГГц
X Band 8–12,5 ГГц
Ku Band 12,5–18 ГГц
К Band 18– 26,5 ГГц
Ka Band 26,5–40 ГГц
Миллиметровые волны свыше 40 ГГц

Здесь использованы диапазоны 8 и 9 из таблицы 2, а более высокие частоты разделены по-иному и имеют другое условное обозначение.

 

2.4 Бытовая радиоэлектронная аппаратураВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВ РІ информационных системах

 

Упрощённая структурная схема, поясняющая организацию систем передачи информации Рё место РІ РЅРёС… Р‘РР­Рђ, приведена РЅР° СЂРёСЃ 2.1 [5].


РРёСЃСѓРЅРѕРє 2.1 – Организация систем передачи информации Рё место

в них бытовой радиоэлектронной аппаратуры

 

Системы электросвязи, оконечные устройства РІ которых обслуживают человека РІ бытовых условиях, относятся Рє Р‘РР­Рђ. Их можно назвать системами класса «Б». Остальные системы профессиональной СЃРІСЏР·Рё Рё управления объектами отнесены Рє классу «П». Такое деление условно, поскольку используемые РІ системах «Б» Рё «П» методы Рё принципы РІРѕ РјРЅРѕРіРѕРј являются общими. Поскольку получателем информации РІ системах «Б» является человек, то свойства его слуха Рё зрения определяют параметры как преобразователей сообщение – сигнал, так Рё самого сигнала. Непосредственно преобразователями являются: микрофон – для звуковых колебаний Рё телевизионная передающая трубка или ее твердотельный аналог (РІС…РѕРґРёС‚ РІ состав телекамеры) – для изображения подвижных Рё неподвижных объектов. Остальные устройства, приведённые РЅР° СЂРёСЃ. 2.1 между сечениями Рђ Рё Р‘, являются РїРѕ сути источниками информационных сигналов.

Современный бытовой радиоэлектронный комплекс, подключённый к интерактивной широкополосной цифровой сети с интеграцией служб, позволяет их пользователям (абонентам) не только получать любую циркулярную информацию (одинаковую для всех), но и запрашивать по обратному каналу необходимые сведения, вести обмен любой информацией (в том числе изображениями, данными ЭВМ), подключённой по каналу связи к банкам данных. В этом случае телевизор является многофункциональным устройством для отображения всей визуальной информации, передаваемой различными службами (телевизионное изображение, данные ЭВМ, буквенно-цифровая и графическая информация телетекста, видеотекста и т.п.).

Формирование программ телевидения и звукового вещания осуществляется на телецентрах и в радиодомах. Полученные при этом сигналы занимают определённую полосу частот:

· 0–6 МГц – полный сигнал цветного телевидения;

· три сигнала по 30 МГц (яркости и два цветоразностных) в телевидении высокой чёткости (ТВЧ);

· 2 Гц – 20 кГц при цифровой записи;

· 40 Гц – 10 кГц при AM;

· 30 Гц – 15 кГц при ЧМ в звуковом вещании.

Для дальнейшей передачи сигналов используются радиосвязь Рё СЃРІСЏР·СЊ РїРѕ направляющим линиям (СЃРј. РЅР° СЂРёСЃ. 2.1 выше Рё ниже пунктирной линии РћРћ1). Радиосвязь осуществляется СЃ помощью радиопередатчика, радиоприёмника, передающей (РђРџР”) Рё приёмной (РђРџР) антенны. Классификация систем передачи информации, оконечными устройствами которых является бытовая радиоэлектронная аппаратура, приведена РЅР° СЂРёСЃ. 2.2. Радиосвязь осуществляется посредством радиоволн, РїРѕРґ которыми понимают электромагнитные волны СЃ частотами РґРѕ 3 ТГц (3Г—1012 Гц), распространяющиеся РІ среде без искусственных направляющих линий.ВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВВ


РРёСЃСѓРЅРѕРє 2.2 – Классификация систем передачи информации,

оконечными устройствами которых являются бытовые

радиоэлектронные аппараты

В зависимости от вида передаваемых сообщений в системе электросвязи различают телефонную связь, телеграфную связь, передачу данных, звуковое и телевизионное вещание, документальную электросвязь.

2.5 Виды бытовой радиоэлектронной аппаратуры

 

Полное название изделия состоит из:

· названия вида изделия по его функциональному назначению;

· словесного товарного знака или торгового названия;

· буквенно-цифрового обозначения.

Рљ названиям изделий, РІСЃРµ компоненты которых состоят РёР· отдельных блоков (Р·Р° исключением однокорпусных изделий СЃ выносными акустическими системами Рё комплексов), добавляется определение – блочная(ный). Рљ названиям стереофонических изделий добавляются определение – стерео, стереофонический(ая) или просто приставка – стерео. Рљ названиям автомобильных изделий – автомобильная(ный). Словесный товарный знак, зарегистрированный РІ установленном РїРѕСЂСЏРґРєРµ, или торговое название служат для отличия изделий РѕРґРЅРѕРіРѕ изготовителя РѕС‚ того же РІРёРґР° изделий РґСЂСѓРіРёС… изготовителей, например, «Горизонт», «Витязь», В«РСѓР±РёРЅВ», «Электрон» (для телевизоров). Изделия, выпускаемые различными предприятиями РїРѕ единой конструкторской документации Рё имеющие одинаковые полные торговые наименования, отличаются графическими товарными знаками предприятий-изготовителей.

Буквенно-цифровое обозначение изделия однозначно определяет вид, основные потребительские свойства, номер модели и состоит из 5 частей. Первая часть обозначения (одна – три цифры) указывает: для изделий, имеющих экран,– размер изображения по диагонали в сантиметрах (или дюймах); для изделий с мощным входом канала звука (акустические системы) – номинальную мощность в ваттах; для изделий с мощным выходом канала звука (усилитель, усилитель мощности, тюнер-усилитель) – номинальную мощность в ваттах на один канал. Для остальных изделий первую часть обозначения пропускают. Вторая часть обозначения (одна – три буквы) определяет вид изделия. Третья часть обозначения (три цифры) характеризует основные потребительские свойства, номер модели изделия и отделяется от второй дефисом. Первая цифра характеризует: для телевизоров – поколение изделия; для радиоприёмных, звукозаписывающих и звуковоспроизводящих изделий – группу сложности. Последние две цифры определяют номер модели. Четвёртая часть обозначения (буквенная) определяет следующие потребительские свойства изделий: С – стереофонические (кроме акустических систем); А – автомобильные; Д – возможность приёма программ в дециметровом диапазоне волн; И – импортный кинескоп (для телевизоров); возможны также обозначения и других потребительских свойств. В моделях телевизоров, выпускаемых на экспорт, используются также следующие буквенные обозначения: Е – европейский стандарт; I – импортный кинескоп; L – французский стандарт; W – с совмещённым антенным входом. Пятая часть обозначения (одна цифра, написанная через дефис) определяет номер модификации внешнего вида изделия. Примеры полного торгового названия некоторых видов бытовой радиоэлектронной аппаратуры даны в таблице 6.

 

Таблица 6 – Полное торговое название некоторых РІРёРґРѕРІ Р‘РР­Рђ

 

Вид изделия Словесный товарный знак или торговое название Части буквенно-цифрового обозначения
Телевизор цветного изображения «Горизонт» РўР¦ -470 Р”  
«Горизонт» РўР¦ -460 Р”  
Телевизор чёрно-белого изображения «Фотон» РўР‘ -301 Р”  
Стереокомплекс «Орбита»   РР­Рњ -001 РЎ  
Магниторадиола-стерео «Вега»   РР­Рњ -101 РЎ  
Стереомагнитола «Вега»   РРњ -301 РЎ  
Радиоприёмник «Океан»   РРџ -205    
Стереоусилитель мощности «Орбита» РЈРњ -001 РЎ  
Стереомагнитола автомобильная «Урал»   РРњ -301 РЎРђ  
Телевизор цветного изображения (экспортный вариант) В«HorizontВ» CTV -6010 Р•  
«Horizont» VCT -6025 (видеосистема)

Полное название изделия указывается на упаковке, на задней и передней (из названия может быть только часть его) панелях; названия переносных и автомобильных изделий допускается помещать на боковой или верхней панели, для носимых – под съёмной крышкой корпуса, для автомобильных не указывается название вида. При этом вторая часть буквенно-цифрового обозначения не используется.

Среди современной бытовой радиоэлектронной аппаратуры наиболее стремительно развиваются системы сотовой радиотелефонной связи. Их внедрение позволило решить проблему экономичного использования выделенной полосы радиочастот путём передачи сообщений на одних и тех же частотах и увеличить пропускную способность телекоммуникационных сетей. Своё название они получили в соответствии с сотовым принципом организации связи, согласно которому зона обслуживания (территория города или региона) делится на ячейки (соты) [6].

Эти системы подвижной связи, появившиеся сравнительно недавно, являются принципиально новым видом систем связи, так как они построены в соответствии с сотовым принципом распределения частот по территории обслуживания (территориально-частотное планирование) и предназначены для обеспечения радиосвязью большого числа подвижных абонентов с выходом в телефонную сеть общего пользования.

Использование современной технологии позволяет обеспечить абонентам таких сетей высокое качество речевых сообщений, надёжность и конфиденциальность связи, защиту от несанкционированного доступа в сеть, миниатюрность радиотелефонов, увеличенный интервал времени работы батареи между подзарядками.

Первая система радиотелефонной СЃРІСЏР·Рё, предлагавшая услуги всем желающим, начала функционировать РІ 1946 РіРѕРґСѓ РІ Рі. Сент-Луис (РЎРЁРђ). Радиотелефоны, применявшиеся РІ этой системе, использовали обычные фиксированные каналы. Если канал был занят, то абонент вручную переключался РЅР° РґСЂСѓРіРѕР№ – свободный. Аппаратура была РіСЂРѕРјРѕР·РґРєРѕР№ Рё неудобной РІ использовании.

С развитием техники системы радиотелефонной связи совершенствовались: уменьшались габариты устройств, осваивались новые частотные диапазоны, улучшалось базовое и коммутационное оборудование, в частности, появилась функция автоматического выбора свободного канала – транкинг (trunking). Но при огромной потребности в услугах радиотелефонной связи возникали проблемы.

Главная из них - ограниченность частотного ресурса: количество фиксированных частот в определенном частотном диапазоне не может увеличиваться бесконечно, поэтому радиотелефоны с близкими по частоте рабочими каналами создают взаимные помехи.

Ученые и инженеры разных стран пытались решить эту проблему. В середине 1940-х годов исследовательский центр Bell Laboratories американской компании AT&T предложил идею разбиения всей обслуживаемой территории на небольшие участки, которые стали называться сотами (от англ. cell – ячейка, сота). Каждая сота должна была обслуживаться передатчиком с ограниченным радиусом действия и фиксированной частотой. Это позволило бы без взаимных помех использовать ту же самую частоту повторно в другой соте.

Но прошло более 30 лет, прежде чем такой принцип организации связи был реализован на аппаратном уровне. Причем все эти годы разработка систем сотовой связи велась в различных странах мира не по одним и тем же направлениям.

Еще в конце 1970-х годов начались работы по созданию единого стандарта сотовой связи для пяти североевропейских стран: Швеции, Финляндии, Исландии, Дании и Норвегии, который получил название NMT-450 (Nordic Mobile Telephone) и был предназначен для работы в диапазоне 450 МГц. Эксплуатация первых систем сотовой связи этого стандарта в Европе началась в 1981 году. Но еще на месяц раньше система сотовой связи стандарта NMT-450 вступила в эксплуатацию в Саудовской Аравии.

Сети на основе стандарта NMT-450 и его модифицированных версий стали широко использоваться в Австрии, Голландии, Бельгии, Швейцарии, а также в странах Юго-Восточной Азии и Ближнего Востока. На базе этого стандарта в 1985 г. был разработан стандарт NMT-900, который позволил расширить функциональные возможности системы и значительно увеличить абонентскую емкость системы.

В 1983 г. в США, в районе г. Чикаго, после ряда успешных полевых испытании вступила в коммерческую эксплуатацию сеть на основе стандарта AMPS (Advanced Mobile Phone Service), разработанного в исследовательском центре Bell Laboratories.

В 1985 г. в Великобритании был принят в качестве национального стандарт TACS (Total Access Communications System), разработанный на основе американского стандарта AMPS. В 1987 г. в связи с резким увеличением в Лондоне числа абонентов сотовой связи была расширена рабочая полоса частот. Новая версия этого стандарта сотовой связи получила название ETACS (Enhanced TAСS).

Во Франции, в отличие от других европейских стран, в 1985 г. был принят стандарт Radiocom-2000. С 1986 г. в скандинавских странах начал применяться стандарт NMT-900.

Стандарты сотовой связи можно разделить на две большие группы, аналоговые и цифровые. Все перечисленные выше стандарты являются аналоговыми и относятся к первому поколению систем сотовой связи. Аналоговыми эти системы называются потому, что в них используется аналоговый способ передачи информации с помощью обычной частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) модуляции, как и в обычных радиостанциях. Этот способ имеет ряд серьезных недостатков:

· защищённость переговоров очень низкая, существует возможность прослушивания разговоров другими абонентами;

· отсутствуют эффективные методы борьбы с замираниями сигналов под влиянием окружающего ландшафта и зданий или вследствие передвижения абонентов.

Появление цифровых стандартов связи открыло второе поколение сотовых систем. При цифровой обработке сигнала речевой сигнал сначала преобразуется в цифровую импульсную последовательность и после этого передаётся. На приёмной стороне происходит его обратное преобразование. Защищённость от прослушивания данных сигналов высокая. Цифровая обработка сигналов имеет множество преимуществ перед аналоговой. Это – достижение более высоких параметров аппаратуры, упрощение управления процессом связи, более простое решение задачи передачи данных и обеспечение абоненту дополнительных сервисов. По этой причине цифровые системы развиваются очень интенсивно. Современные сотовые средства относятся к третьему поколению систем сотовой связи.