Rádiótelefon-rendszerek hazai gyártása és alkalmazása
MALCSINER FERENC B H G
I . rész
U t a z á s a i m során, amikor eljutottam Izlandra, Keflavik környékén a jéghegymegfigyelő állomáson egy B R G g y á r t m á n y ú rádiótelefont találtam, amint erről az egyik cikkemben m á r beszámoltam (Híradástechnika, 1981, 11. szám). A k k o r elgondol koztam azon, hogy hajlamosak vagyunk mindig csak a külföldi műszaki újdonságokról beszámolni, ugyan akkor a hazai eredményeknek nem biztosítunk kellő publicitást. E l h a t á r o z t a m t e h á t egy összefoglaló t a n u l m á n y megírását a hazai rádiótelefonok g y á r t á sáról és alkalmazásáról. Adatgyűjtés céljából felkerestem a Budapesti R á d i ó t e c h n i k a i G y á r a t — ahol sok évvel ezelőtt magam is dolgoztam egy ideig. A g y á r műszaki veze tősége a legnagyobb készséggel mutatta be g y á r t m á nyait és ellátott m i n d e n n e m ű g y á r t m á n y i s m e r t e t ő vel, mely alkalmasnak mutatkozott a megírandó cikk k é p a n y a g á n a k biztosítására. A régi épületben örömmel l á t t a m a t é m a k ö r ö n k é n t felbontott kis m é r e t ű , de jól műszerezett és k i váló szakemberekből álló l a b o r a t ó r i u m o k a t . K ü l ö n adó-, vevő-, antenna, átviteltechnikai, rendszertech nikai és erősáramú laboratóriumok helyezkednek el egymás mellett. Meglepett, hogy a gyár évente mint egy 20 000 készüléket g y á r t , melynek jó része ex portra kerül, nemcsak rubelelszámolású, hanem t ő kés országokba is. Nagy kedvvel l á t t a m a cikk megírásához — a z u t á n egy hosszabb betegség keresztülhúzta a számításo mat, í g y csak megkésve, ezzel a cikksorozattal sze r e t n é m letörleszteni adósságomat. Nem k é s t e m el, mert mindazt, amit összegyűjtöttem e témakörről, k i b ő v í t h e t t e m a legújabb adatokkal.
A RÁDIÓTELEFONOK RENDELTETÉSE A rádiótelefonok r e n d e l t e t é s e : információkat köz vetíteni k é t m e g h a t á r o z o t t pont k ö z ö t t vezeték nél kül. Információkapcsolat többféle lehet. Á l t a l á b a n k é t fő csoportot k ü l ö n b ö z t e t ü n k meg: egyirányú és k é t irányú információáramlás. Az első csoportba tartoznak pl. a hírszóró rendszerek, ahol az információt csak fogadni lehet, de válaszolni nem. A második esetben a szokványos telefonösszeköttetésre kell gondolni, ahol m i n d k é t fél egyenrangú az információközlés
176
szempontjából, mert bármikor módjukban áll gon dolatukat vagy véleményüket haladéktalanul k ö zölni. Ez esetben egyidejűleg kétirányú információ áramlás valósítható meg. E csoportba tartoznak a rádiótelefonok, melyek tárgyalása képezi e cikk sorozat t á r g y á t . A rádiótelefonok üzemében számtalan v á l t o z a t fordulhat elő. P é l d á u l egy k ö z p o n t i adó sok állomást képes egyidejűleg információval ellátni, de azok csak a k ö z p o n t n a k tudnak válaszolni. Más eset fordul elő az 1. és 2. ábrán l á t h a t ó üzemmódban, ahol k é t állomás forgalmazhat egymással, de csak felváltott üzemben. Ez esetben meg kell várni, míg az egyik állomás a közölni valóját végigmondja, majd vételre kapcsol, és várja a választ. — Az üzemmódok elne vezése terén gyakori a félreértés, ezért mielőtt a rendszertechnikai ismertetésre térnénk á t , ajánla tos rendet teremteni az üzemmódok elnevezései k ö zött.
AZ ÜZEMMÓDOK
ÉRTELMEZÉSE
Szimplex üzemmódon olyan üzemeltetési m ó d o t kell érteni, melynél k é t állomás egymással v á l t a kozva beszélhet. Adás alkalmával a kézibeszélőn, vagy a készüléken elhelyezett beszédváltóval lehet az a d ó t üzembe hozni és az a n t e n n á t a vevőről az adóra kapcsolni. Rendszertechnikai felépítése a 3. ábrán l á t h a t ó . Ez az ü z e m m ó d ugyanazt a frekvenciát alkalmazza a d á s és vétel alatt, ezért a frekvenciaigénye csekély. Előnye ennek a rendszernek, hogy minden állomás minden állomással t u d beszélni. H á t r á n y a viszont, hogy az egymásra beszélés lehetőségét semmi sem korlátozza. H a központi adóállomást jelölnek k i , mely rendszerint nagyobb teljesítményű szokott lenni, a fent elmondottak erre az esetre is vonatkoz nak. Az alállomások a k á r helyhez k ö t ö t t (stabil) a k á r mozgó j á r m ű b e szerelt (mobil) a k á r kis teljesítményű kézi készülékek lehetnek. (Ilyen ü z e m m ó d b a n forgalmaznak többek k ö z ö t t a CB-rádióállomások is, melyek száma h a z á n k b a n jelenleg húszezer k ö r ü l mozog. I t t a z a v a r t a t o t t s á g m á r olyan m é r t é k ű , hogy a Posta, mint felügyeleti szerv, engedélyezte a nemzetközileg is elfogadott mind a negyven frekvenciacsatorna használatát. Ez Híradástechnika
XXXIV.
évfolyam 1983. 4. szám
a 27 MHz-es frekvenciasáv olyan célokra, ahol a m i n denkori üzembiztos összeköttetés alapvető követel mény, a fenti okok m i a t t nem alkalmas.) Duplex üzemmódban egyszerre egyidejűleg k é t i r á n y ú beszélgetés valósítható meg, akárcsak a n o r m á l t á v beszélő készülékek esetében. A duplex üzemmódhoz egyszerre legalább k é t frekvenciacsatorna szüksé ges. Egyiken az adás, másikon a vétel t ö r t é n i k . M i vel adás alatt a vevő is ü z e m b e n van, a k é t frekven ciacsatornának olyan t á v o l kell esni egymástól, hogy az adás ne tudjon a saját vevőben megjelenni. A duplex üzemmód előnye, hogy az alállomások közvetlenül beszélhetnek a központi állomással és azon keresztül — szimplex jellegű v á l t o t t beszélge téssel — egymással is kapcsolatot létesíthetnek. Lehe tőség nyílik ezenkívül átjátszóállomások közbeik t a t á s á r a is. Ebben az esetben azonban m á r négy különböző frekvenciacsatornára van szükség, amint ezt a 4. ábra frekvenciaterve mutatja. Frekvencia gazdálkodási szempontból a két-, vagy többfrekven ciás rendszertervet igénylő rádióhálózatok előny telenek, mondhatni pazarlóak. A frekvenciagazdál kodás hatósági funkcióit ellátó postaigazgatások — eltekintve a még gyengén rádiósított országok tól — érthetően arra törekszenek, hogy rádiótelefon csatornát csak olyan esetekben engedélyezzenek használatra, amikor a hírösszeköttetés egyéb átviteli ú t alkalmazásával nem oldható meg. A rádiótelefo nok ezért elsődlegesen mozgó és fix, illetve mozgó és mozgó objektumok k ö z ö t t i összeköttetések létesíté sére alkalmasak. E felhasználási területen belül előnyben részesülnek a t a k a r é k o s csatornafelhasz nálású rendszerek, t e h á t elsődlegesen a szimplex ü z e m m ó d ú hálózatok. A duplex üzemmódú rádió telefon hálózatok alkalmazása csak olyan esetekben indokolt, amikor az egyidejű adás és vétel valamilyen rendszertechnikai vagy szolgáltatásbeli k ö v e t e l m é n y teljesítése m i a t t nem elkerülhető.
1. ábra. Rádiótelefon a forgalomirányításban
2. ábra. Rádiótelefon a repülőgépes szolgálatban
Kezelési szempontból ugyanakkor előnyösebb a t ö b b frekvenciás átvitel, mert elmarad a beszéd váltó kapcsoló, a forgalom felügyelet nélküli relé állomással t o v á b b í t h a t ó és lehetővé teszi a városi telefonhálózattal való összekapcsolást még mobil állomások esetén is. A félduplex üzemmód a fent ismertetett szimplex és duplex üzemmódok valamilyen kombinációja. Szám talan variáció lehetséges, melyet a megrendelő (felhasználó) igénye szab meg. Ezek közül leggyako ribb az egy k ö z p o n t i és sok alállomásból álló disz pécserrendszer, ahol az alállomások csak a k ö z p o n t t a l tudnak kapcsolatot létrehozni, de a k ö z p o n t a d á sát egyszerre az összes alállomás hallja. Az alállo mások egymás k ö z t a k ö z p o n t vevőkimenetének és adóbemenetének összekapcsolásával (félduplex á t j á t szás) tudnak információt cserélni. A k ö z p o n t duplex üzemben dolgozik, egymástól eltérő vételi és adási frekvencián. Az alállomások ugyancsak k é t frekven cián forgalmaznak, de szimplex ü z e m m ó d b a n . Legjel legzetesebb példája ennek az ü z e m m ó d n a k a t a x i k forgalmazása. Ugyanilyen módon nyert megoldást a m e n t ő k , tűzoltók, közlekedésrendészet és egyéb biz tonsági szolgálat hírhálózata is (5. ábra). Ilyen hír háló felépítését mutatja a 6. ábra, ahol a duplex üzemű k ö z p o n t egy mobil, egy stabil és egy h o r d o z h a t ó Híradástechnika
XXXIV.
évfolyam 1983. 4. szám
É
f2/A/
11 / V /
3. ábra. Szimplex üzemmód frekvenciaterve
• lllllllllllllllllilMIIMIMIMIIIIIIIIIIIIIIIIItlllll
IIIIIIIIIIIIIII1IIIIIIII1IMIII1IIIIIIIIIIMIIIII
flIltlIllllllllllllllMOIHIIHtlIIINIIMIIMIIIHI
iiiHimimiiiiiimiiimimmmiimiiiiHiitil
B273-A 4. ábra. Frenvenciaelosztás duplex üzemmódban, egy átjátszóállomás közbeiktatásával
177
félduplex (kétfrekvenciás szimplex) ü z e m ű állomás sal van kapcsolatban. Egy kivitelezett beszédváltós félduplex üzemű alállomást mutat be a MÁV moz donyain a 7. ábra. RÁDIÓTELEFON-RENDSZEREK CSOPORTOSÍTÁSA Korunkban a n a g y m é r t é k b e n m e g n ö v e k e d e t t infor mációközlési igényeket a k ö z h a s z n á l a t ú hálózatok — p l . a telefon, telex stb. — m á r nem t u d j á k kielégí teni, ezért egyre nagyobb szerephez j u t n a k a z á r t célú hálózatok. E rendszerek a belföldi és a nemzet közi hálózatoktól függetlenül épülnek k i és üzemel t e t é s ü k e t nem a postai személyzet látja el. A zárt célú hálózatok létesítése, b á r tetemes beruházási összeget k í v á n , mégis gazdaságos, mert üzemelteté süket csak a közvetlen költségek terhelik. í g y a be r u h á z á s n é h á n y éven belül megtérül. A V H F / U H F frekvenciasávba eső földi rádiórend szerek alapvetően h á r o m nagy csoportra oszthatók, mely h á r o m csoport, az alkalmazott technika nagy fokú hasonlósága révén, ú j a b b a n egy negyedik cso porttal is bővült. Ezek a csoportok:
1. Diszpécserhálózatok A diszpécserszolgálati rádiótelefon-hálózatok kiala kítása gyakorlatilag valamennyi ipari országban be-
[B273-3|
6. ábra. Félduplex hírrendszer frekvenciaterve, h á r o m alállomással fejeződött. Az alapszolgáltatásokat nyújtó rádiótele fon-hírhálózatok t o v á b b i fejlődése elsősorban m á r nem rendszertechnikai, hanem készülékfejlesztési tevékenységet igényel. Ennek során a hálózatot a l k o t ó alapberendezések és az azokat kiegészítő funk cionális blokkok ú j a b b konstrukcióit kell a g y á r t ó cégnek a korszerű követelményeknek megfelelően létrehozniok. A bonyolultabb, komplex szolgáltatású hálózatok a beszédösszeköttetések létesítésén kívül jelzésát v i t e l i , t á v m ű k ö d t e t é s i és távellenőrzési feladatok ellátására is alkalmasak. Ezek a hálózatok elsősor ban ipari rendeltetésűek. Rendszertechnikai kialakí t á s u k az ipari felhasználók igényei alapján t ö r t é n i k . (Pl. kőolaj-, földgáz-kitermelés és -elosztás, villamos energetika stb.)
1B 273-5|
5. ábra. Hordozható rádiótelefon a biztonsági szolgá latban
178
7. ábra. Rádiótelefon a vasúti vontatásnál Híradástechnika
XXXIV.
évfolyam 1983. 4. szám
2. Diszpécserhálózatok az országos telefonhálózathoz történő csatlakozással. MRKB-rendszer A korszerű zártcélú hálózatok új rendszertechnikai k i a l a k í t á s á t részint a rendelkezésre álló rádiócsator n á k gazdaságosabb kihasználása, részint a hálózatok létesítési költségeinek t ö b b felhasználó k ö z ö t t i cél szerű megosztása indokolja. A h a g y o m á n y o s rádiótelefon-rendszerek a rendel kezésre álló r á d i ó c s a t o r n á k a t viszonylag gazdaság talanul használják k i . Különböző felmérések össze sített értékeléséből k i t ű n i k , hogy a forgalomkon centrálás fokozása legkedvezőbben az automatikus szabadcsatorna-keresés elvén m ű k ö d ő , többszörös csatornahozzáférésű rendszerek a l k a l m a z á s á v a l old h a t ó meg. Összehasonlításul: 8 független, egycsator nás h á l ó z a t t a l mintegy 40 állomás, ugyanazzal a 8-csatornás, automatikus szabadcsatorna-keresés elvén m ű k ö d ő h á l ó z a t t a l pedig mintegy 450 állomás forgalmazása biztosítható.
A rurál rendszer forgalma a r á d i ó - k o n c e n t r á t o r k ö z p o n t o n keresztül t ö r t é n i k , mely központi automat i k á b ó l és rádióközpontból áll. A beszélgetések titkosak, a megkezdett beszélge tésbe harmadik fél az alkalmazott szelektív hívási rendszer k ö v e t k e z t é b e n belépni nem t u d .
A RÁDIÓTELEFON-HÁLÓZATBAN RÉSZTVEVŐ ÁLLOMÁSOK T É R B E L I ELHELYEZKEDÉSE. HÁLÓZATTERVEZÉS H a z á n k b a n az országos rádiótelefon-hálózatokat a Posta tervezi, e g y ú t t a l a frekvenciakijelölést és az ellenőrzést is végzi. Különleges esetekben a tervezést
A Budapesti Rádiótechnikai G y á r M R K B típusú a u t o m a t i z á l t , többszörös csatornahozzáférésű r á d i ó telefon-hálózata alkalmas t ö b b felhasználó általi közös üzemeltetésre. E felhasználók egymástól füg getlen vállalatok, intézmények lehetnek, melyek a rádiótelefon-hálózatot egymás zavarása nélkül használhatják.
3. Nyilvános mozgószolgálati rádiótelefon-hálózatok Az M R K B rádiótelefon-hálózatok lehetőséget n y ú j tanak nyilvános mozgószolgálati rendszerek ( a u t ó telefon) korlátozott létesítésére is. E rendszereknél az alállomásokat egy b á z i s a u t o m a t i k a i egység csat lakoztatja a postai vezetékes távbeszélőhálózathoz (8. ábra). A csatlakozás az előfizetői távbeszélővo nalak szintjén t ö r t é n i k . A postai távbeszélőhálózat központjainak magasabb koncentrációjú (például csoportválasztói) szinten t ö r t é n ő c s a t l a k o z t a t á s a k o r a k é t i r á n y ú automatikus hívási lehetőségek köre szinte tetszés szerint b ő v í t h e t ő . Az országos nyilvános mozgószolgálati rádiótelefon rendszer létesítésének lépcsőzetes megvalósítását az M R K B típusú rendszertechnika opcióként tartal mazza.
4. Rnrál rádiótelefon-hálózatok A Y H F / U H F frekvenciatartományokban működő r u r á l rádiótelefon-szolgálat olyan távbeszélő elő fizetőknek a postai távbeszélőhálózathoz t ö r t é n ő c s a t l a k o z t a t á s á t teszi lehetővé, melyek a távbeszélő k ö z p o n t t ó l nagy távolságra vannak, vagy a k ö z p o n t hoz való csatlakoztatásuk egyéb okok m i a t t költsé ges lenne (pl. különleges terepviszonyok stb.). A r u r á l rádiótelefon-rendszer az előfizető állomá sok részére mindazokat a szolgáltatásokat n y ú j t a n i tudja, amelyekkel egy vezetékes telefonelőfizetői állomás rendelkezik. A hívás-kapcsolat felépítése teljesen automatikus. A rádiócsatornák forgalomba vétele a szabad rádiócsatorna- (trunk)-kijelölés és -ke resés elvén megy végbe. Híradástechnika
XXXIV.
évfolyam 1983. 4. szám
8. ábra. M R K B rendszer bázisautomatikai egysége
179
áthárítja a h á l ó z a t építőjére. A szigorú előírások — melyekre cikkünkben még visszatérünk — r á k é n y szerítik a rendszer felhasználóját, hogy ötletszerű telepítés helyett jól á t g o n d o l t műszaki és forgalmi célkitűzések alapján létesítsen hálózatot. A zártcélú rendszerek megtervezését h a z á n k b a n általában a g y á r t ó vállalat, jelen esetben B R G végzi el. Legegyszerűbb esetben a hírháló n é h á n y szimplex üzemű készüléket tartalmaz, melyek a k á r mozgó, a k á r stabil, a k á r h o r d o z h a t ó készülékek lehetnek. Ez a megoldás l á t h a t ó a 9. ábrán. Minden állomás minden beszélgetést hall. A forgalomba való belépés kor a beszélőváltó b e n y o m á s á v a l kapcsol adásra és meghívja az előre megállapított jelű vagy számú alállomást. E k k o r természetesen minden állomás, mely a vételi körzeten belül van, az ő a d á s á t is hallja. K é t t á v o l a b b i állomás k ö z ö t t az üzenetváltás csak egy harmadik segítő állomás közbelépésével t ö r t é n h e t , amely az ü z e n e t e t szóbelileg t o v á b b í t j a (OSP üzem). Ennek gyakorlati jelentősége csekély, mert nemcsak az üzenetváltás ideje n y ú l i k meg, hanem a csatorna foglaltságát egyazon h í r a n y a g többszörösen is igénybe veszi.
|B 273-10]
10. ábra. Sugaras elrendezésű félduplex hírháló, átját szó állomással
A leggyakrabban előforduló hírrendszer alállomásai a k ö z p o n t körül sugár i r á n y b a n helyezkednek el, ezért is nevezik sugaras elrendezésű hírhálónak. A sugaras rendszer egy központi állomással rendel kezik. A k ö z p o n t egyidejűleg összeköttetést tarthat az összes alállomásával, így azok egymás közti forgal m a z á s á b a n is irányító szerepet játszik. A gyakorlat ban ezért a központi állomást nagyobb teljesítmé n y ű r e méretezik és lehetőleg magaslati ponton és magas a n t e n n á v a l telepítik. A szimplex üzemű rend szer frekvenciagazdálkodási előnye, hogy csak egy frekvenciát foglal le a forgalmazás céljára. A sugaras elrendezésű rendszer félduplex kétfrek venciás ü z e m b e n is megvalósítható. E k k o r a k ö z p o n t duplex ü z e m b e n dolgozik és rendszertechnikai és for galmi szempontból. i t t is irányító szerepet játszik. E rendszernél az alállomások a vezetőállomáson kí vül egymással is forgalmazhatnak, ha a k ö z p o n t á t játszó üzemre kapcsol. Az állomások szimplex üzeműek, de a félduplex üzemmódhoz a frekvenciát meghatározó kvarcok külön adási és külön vételi frekvenciára vannak defi-
a a 0 a Q D 1B273-UI 11. ábra. I r á n y í t o t t több elemes Yagi-antennarendszer részlete
n IB273-91
9. ábra. Sugaras elrendezésű szimplex hírháló, központi állomással
180
niálva. Sugaras elrendezésű félduplex átjátszó üzem m ó d ú U R H - h í r h á l ó r e n d s z e r t m u t a t be a 10. ábra. A legfejlettebb szolgáltatású foka a sugaras el rendezésű hírhálóknak a duplex üzemmódú rend szer. Városi távbeszélőhálózatra való csatlakoztatás csak ebben a rendszerben lehetséges. A duplex ü z e m m ó d ú rendszernél minden állomás duplex kivitelű duplex frekvenciapárra van kristályozva. Ez nem zárja k i , hogy a rendszeren belül ese t e n k é n t félduplex állomások is alkalmazhatók legye nek. Híradástechnika
XXXIV.
évfolyam 1983. 4. szám
A rendszereken belül t á v k e z e l t és felügyelet nélküli állomások a l k a l m a z h a t ó k . A vonalas elrendezésű hálózat e g y m á s u t á n t e l e p í t e t t ismétlő állomásokból áll. A l k a l m a z á s u k a közlekedési és szállítási ú t v o n a l a k , valamint csővezetékek és ener giaellátó vonalak m e n t é n indokolt. F r e k v e n c i a t e r v ü k a 4. ábrán l á t h a t ó . T ö b b ismétlő állomás a l k a l m a z á s á n a k frekvenciaterve is hasonló, azzal a megszorítással, hogy t o v á b b i ismétlőállomá sok esetén még az f5—f6 — esetleg m é g t o v á b b i — frekvenciapárok b e i k t a t á s a is szükséges. H á r o m ismétlőállomásnál t ö b b e t m á r csak a beszéd é r t h e t ő ségének rovására t e t t e n g e d m é n y e k k e l szoktak tele píteni. Az esetleges t o v á b b i ismétlőállomásoknál nem szükséges minden alkalommal új frekvenciapárokat beiktatni, mert a helyesen megtervezett állomások n á l nem l é p h e t fel a frekvencia-visszafordulás veszé lye, mivel az első lépcsőt jelentő f l — f 4 frekvencia p á r ismétlődése esetén a nagy távolság m i a t t nem j u t vissza j e l a kiinduló állomás v e v ő b e m e n e t é r e . A z erősen i r á n y í t o t t , nagy nyereségű a n t e n n á k helyes elrendezés esetén n a g y m é r t é k b e n csökkenthető a viszszasugárzás veszélye. Ilyen függőlegesen polarizált Yagi-antennarendszer részlete l á t h a t ó a 11. ábrán. A vonalas elrendezésű rendszerek duplex üzemben dolgoznak és csak a leágazásoknál vagy az elhaladó
Híradástechnika
XXXIV.
évfolyam 1983. 4. szám
j á r m ű v e k e n alkalmaznak félduplex üzemű mobil vagy kézi, esetleg h o r d o z h a t ó alállomásokat, melyek a ge r i n c h á l ó z a t t a l tartanak fenn kapcsolatot. Az automa tikus szabadcsatorna-keresés rendszerének alkalma zása i t t is m e g v a l ó s í t h a t ó . SZELEKTÍV
HÍVÓRENDSZER
R á r m e l y i k ü z e m m ó d kiegészíthető szelektív hívó rendszerrel. Segítségével lehetővé válik azonos frek vencián üzemelő alállomások megkülönböztetése, szelektív hívása. A szelektív hívás a k á r a központból, a k á r az alállomásokról k e z d e m é n y e z h e t ő . A szelektív hívás csak a címzett ellenállomás vevő készülékét kapcsolja tényleges vételüzemre, a t ö b b i állomás t o v á b b r a is vételkész állapotban marad. Ez által — a nem c í m z e t t állomások személyzetének tuda tos behallgatási tevékenysége nélkül — a h í v á s t kezde ményező állomás adása csak a szelektíven h í v o t t cím zett állomáson h a l l h a t ó . Ez a k ö r ü l m é n y egyfajta erősen k o r l á t o z o t t m é r t é k ű „ t i t k o s s á g o t " biztosít. Lényeges előnye a szelektív hívás a l k a l m a z á s á n a k az a felhasználói szolgáltatási többlet, hogy az állo m á s o k kezelőszemélyzetét tulajdonképpeni m u n k á jukban nem z a v a r j á k a nem részükre szóló közlemé nyek.
181
