10 мВт на сотню километров

Исторически сложилось так, что Россия является наиболее активным игроком на мировом рынке радиоканальных охранно-пожарных систем. В отличие от опутанной проводами Европы, в России надежные проводные коммуникации – явление достаточно редкое, поэтому в большинстве случаев целесообразно использовать для связи именно радиоканал. Это оправданно и технически, и экономически, так как многие объекты недвижимости не имеют надежной проводной связи, а ее организация – дело хлопотное и дорогое. Именно поэтому все чаще для охраны объектов применяется технология передачи тревожного сигнала по радиоканалу.
Не будем останавливаться на радиоканале, используемом для связи извещателей с контрольной панелью или другими приемниками внутри помещения. Статей по данному поводу достаточно много, и практически любой производитель ОПС предлагает на рынок такие решения. Прогресс не стоит на месте, и передать информацию на сотню-другую метров сейчас не представляет особого труда и не требует больших затрат на разработку, а компоненты таких приемопередатчиков более чем доступны. Обратим внимание на радиоканал, позволяющий передавать информацию на километры, а то и десятки километров.
На текущий момент на территории России без специального разрешения можно использовать только четыре официально разрешенных диапазона радиоволн – 27/433/868/2400 МГц с небольшой мощностью передачи. Это регламентируется постановлением правительства РФ от 12 октября 2004 г. за № 539 «О порядке регистрации радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств», на основании которого ограничиваются частоты и мощности. В связи с техническими особенностями распространения радиоволн наибольшее распространение для систем охранно-пожарной сигнализации получили диапазоны 433 МГц и 868 МГц, следовательно, именно на этих частотах работает оборудование большинства производителей. Указанные диапазоны используются также и для других дополнительных устройств, работающих на радиоканальной технологии: любительские радиостанции, брелоки автомобильных сигнализаций, радионяни и др. В результате активного использования указанные частотные диапазоны сильно перегружены. Поэтому до сих пор актуален вопрос, как с наименьшими затратами обеспечить дальность и помехозащищенность радиоканальных систем, предназначенных для обеспечения безопасности.
Один из вариантов решения задачи – увеличить мощность передатчика. Но и тут появляется ряд проблем. Во-первых, возникает необходимость получения разрешения на частоту, во-вторых, встает вопрос об оплате регистрации частоты, в-третьих, отсутствуют гарантии продления разрешения на следующий год.
Сотовая связь – направление, развивающееся семимильными шагами. Какие-то десятилетия назад сотовый телефон был роскошью, недоступной для большинства. Теперь первоклассник тычет в кнопки, сообщая маме, что он получил пятерку по математике. Конечно, это довольно удобно и функционально, не говоря уже об огромной зоне покрытия. Но между вами и объектом всегда будет третья сторона – сотовый оператор, – которая не гарантирует передачу сообщений. В результате выхода из строя либо ремонта базовой станции канал передачи может быть отключен. Эффект «Нового года», когда все линии перегружены, также никто не отменял, да и платить придется. Конечно, меньше, чем за выделенную частоту, но все равно придется. Но это ваш выбор, мы просто рассматриваем пути решения.
Итак, оставим в стороне телефоны, смартфоны, GSM-модемы и другие прелести сотовой связи для следующей статьи и рассмотрим «разрешенные» системы.
И тут можно склонить голову перед разработчиками такого плана систем, которые находят выход, казалось бы, в безвыходной ситуации. Давайте проведем сравнение.
Выделенные, т. е. требующие регистрации, частоты практически не имеют помех. Наглядно это можно представить в виде персональной свободной скоростной магистрали, где наши машины (пакеты с информацией) не сталкиваются с трудностями. Тогда свободные, не требующие регистрации частоты – это не что иное, как загруженные улицы большого города в час пик. Тут и автопейджеры, и любительские радиостанции, и радиобрелоки сигнализаций, и детские игрушки – и все это в одном диапазоне. А система передачи извещений, как хороший водитель, должна преодолеть данные препоны и доставить информацию. Что делать, как поступить? И разработчики решают данную проблему в комплексе мер.
Во-первых, нужно повысить помехоустойчивость. Мы в свободном диапазоне, и необходимо достучаться до приемника. Возможности настройки чувствительности элементов оборудования не беспредельны, и надо найти другой выход.
Для того чтобы получить устойчивую связь на больших расстояниях, необходимо сузить канал передачи информации в несколько раз (рис. 1).

Проиллюстрировать суть эффекта можно с помощью метода ММЧ (моделирование маленькими человечками) из системы ТРИЗ (теория решения изобретательских задач), разработанной в СССР советским изобретателем Г. С. Альтшуллером. Этот метод позволяет лучше понять физические процессы и явления, происходящие на микроуровне. Метод ММЧ состоит в том, что процессы изображаются в виде человечков, действующих согласно законам моделируемой среды. В нашей ситуации маленькие человечки будут моделировать работу приемника и передатчика в радиоканале.
Давайте представим, что есть некое ровное поле, на одном конце которого находитесь вы (условно приемник), а на другом – несколько маленьких человечков, которые будут подавать вам сигналы красными флажками. Причем нужные сигналы будет посылать только один человечек, а другие будут просто махать флажками, суетиться и, таким образом, имитировать поведение радиопомех. Для простоты описания условимся, что нужный нам человечек одет в синий свитер, а человечки-помехи – в зеленые (рис. 2).

Сначала представим картину, которую «видит» приемник без разделения радиодиапазона на каналы связи. Эту картину иллюстрирует рисунок 3.

Издалека сложно понять, какой сигнал подает синий человечек, ведь чем дальше вы находитесь от картинки, тем больше сливаются флажки. Для того чтобы понять сигнал, надо приблизить картинку. В радиоэфире происходит схожая ситуация – чем дальше приемник находится от передатчика, тем больше вероятность ошибки. Чтобы получить уверенный прием, нужно подойти ближе.