Введение
Система связи для передачи речи по радио
Радиотелефон (или радиофон), сокращенно RT, — это система радиосвязи, предназначенная для ведения переговоров; радиотелефония означает передачу голоса по радио. Она отличается от радиотелеграфии, которая представляет собой радиопередачу телеграмм (сообщений), и от телевидения, передачи движущихся изображений и звука. Этот термин связан с радиовещанием, которое осуществляет одностороннюю передачу аудиосигнала слушателям. Радиотелефония относится конкретно к двусторонним радиосистемам для двунаправленной голосовой связи между удаленными пользователями, таким как CB-радио или морская радиосвязь. Несмотря на название, радиотелефонные системы не обязательно связаны с телефонной сетью или имеют к ней какое-либо отношение, а в некоторых радиослужбах, включая GMRS, их подключение запрещено.
Способ выброса
Слово «телефон» имеет долгую историю, восходящую к ранним проводным системам голосовой связи в США. Этот термин обозначает передачу голоса, в отличие от телеграфа или азбуки Морзе. Это включает в себя системы, подпадающие под категорию двухсторонней радиосвязи или одностороннего вещания голоса, например, прибрежные морские прогнозы погоды. Термин по-прежнему широко используется в сообществе радиолюбителей и в нормативных актах Федеральной комиссии по связи США.
Способы работы
Стандартный проводной телефон позволяет обоим пользователям одновременно говорить и слушать; фактически, между двумя конечными пользователями системы существует два открытых канала связи. В радиотелефонной системе такая схема работы, известная как полнодуплексная связь, требует одновременной передачи и приема на двух разных частотах, что не только расходует полосу пропускания, но и создает определенные технические сложности. Тем не менее, это наиболее удобный способ голосовой связи для пользователей, который в настоящее время используется в сотовых телефонах и применялся в системах IMTS. Наиболее распространенным способом работы радиотелефонов является полудуплексный режим, при котором один человек говорит, а другой слушает поочередно. Если используется одна частота, обе стороны передают по очереди, что называется симплексной связью. Двухчастотная связь, или дуплекс, разделяет связь на две отдельные частоты, но одновременно используется только одна для передачи, а другая – для приема. Пользователь нажимает специальную кнопку на передатчике, когда хочет говорить – эта кнопка называется "нажми и говори" или PTT. Обычно она расположена сбоку от микрофона или в другом заметном месте. Пользователи могут использовать условный сигнал, например, слово "прием", чтобы сообщить об окончании передачи.
Особенности
Радиотелефоны могут работать на любой частоте, на которой у них есть соответствующая лицензия, хотя обычно они используются в различных диапазонах от 60 до 900 МГц (25 и 960 МГц в Соединенных Штатах). Они могут использовать простые схемы модуляции, такие как AM или FM, или более сложные методы, такие как цифровая кодировка, широкополосная модуляция и другие. Условия лицензирования для конкретного диапазона частот обычно определяют тип используемой модуляции. Например, радиотелефоны авиационной связи, используемые для связи между пилотами и диспетчерами, работают в диапазоне VHF от 118,0 до 136,975 МГц, используя амплитудную модуляцию. Приемники радиотелефонов обычно изготавливаются по очень высоким стандартам и, как правило, имеют конструкцию с двойным преобразованием частоты. Аналогично, передатчики тщательно разрабатываются для предотвращения нежелательных помех и имеют выходную мощность от нескольких десятков милливатт до 50 ватт для мобильных устройств и до нескольких сотен ватт для базовых станций. Часто используется частотный синтезатор для обеспечения работы нескольких каналов. Приемники обычно оснащены схемой шумоподавления, которая отключает звуковой выход, когда нет принимаемого сигнала. Это отличается от широковещательных приемников, в которых такая схема часто отсутствует.
Конфиденциальность и выборочные звонки
Часто в небольшой сетевой системе имеется множество мобильных устройств и одна основная базовая станция. Это типично, например, для служб полиции или такси. Чтобы направлять сообщения нужным адресатам и избегать отвлечения других устройств посторонним трафиком, были разработаны различные системы адресации. Самая простая и старая из них называется CTCSS, или Система непрерывного тонального шумоподавления. Она заключается в наложении на аудиосигнал точного низкочастотного тона. Только приемник, настроенный на этот конкретный тон, преобразует сигнал в звук: этот приемник отключает звук, если тон отсутствует или имеет другую частоту. Назначая каждому мобильному устройству уникальную частоту, можно создавать частные каналы в общедоступной сети. Однако это лишь удобная функция, она не гарантирует конфиденциальность. Более распространенной системой является селективный вызов, или Selcall. Она также использует аудиотоны, но они не ограничиваются суб-аудиотонами и передаются короткими последовательными импульсами. Приемник программируется на реагирование только на уникальный набор тонов в определенной последовательности, и только тогда он открывает аудиоканалы для связи с базовой станцией. Эта система гораздо более универсальна, чем CTCSS, поскольку относительно небольшое количество тонов позволяет создать значительно большее количество "адресов". Кроме того, в нее можно встроить специальные функции (например, режимы вещания и аварийное переключение), используя специальные адреса, зарезервированные для этих целей. Мобильное устройство также может передать на базу последовательность Selcall со своим уникальным адресом, чтобы пользователь знал, какое устройство вызывает, до ответа на вызов. На практике многие системы Selcall также имеют встроенный автоматический транспондер, позволяющий базовой станции "опрашивать" мобильное устройство, даже если оператор отсутствует. Такие системы транспондерирования обычно имеют код состояния, который пользователь может установить для указания своего текущего занятия. Эти функции, несмотря на свою простоту, являются одной из причин популярности Selcall среди организаций, которым необходимо управлять большим количеством удаленных мобильных устройств. Selcall широко используется, хотя его постепенно заменяют более сложные цифровые системы.
Обычное использование телефона
Системы мобильной радиотелефонии, такие как служба мобильной телефонии и улучшенная служба мобильной телефонии, позволяли мобильному устройству иметь телефонный номер для доступа из общедоступной телефонной сети, хотя в некоторых системах операторам мобильной связи требовалось устанавливать соединение с мобильными абонентами. Системы мобильной радиотелефонии, существовавшие до появления сотовой связи, испытывали недостаток доступных каналов, сильную загруженность и очень высокие эксплуатационные затраты.
Морское использование
Морская радиотелефонная служба или КВ связь от судна до берега работает на коротковолновых радиочастотах, используя модуляцию одной боковой полосы (SSB). Обычно судно вызывает береговую станцию, а морской оператор береговой станции подключает вызывающего абонента к общественной телефонной сети. Эта служба сохраняется в целях безопасности, но фактически устарела с появлением спутниковых телефонов (особенно INMARSAT), а также VoIP-телефонии и электронной почты через спутниковый интернет. Коротковолновое радио используется, поскольку оно отражается от ионосферы и земной поверхности, что позволяет скромному передатчику мощностью 1000 ватт (стандартная мощность) обеспечивать связь на глобальном уровне. Большинство береговых станций контролируют несколько частот. Наибольшей дальностью обычно обладают частоты вблизи 20 МГц, однако ионосферные условия (распространение радиоволн) могут существенно влиять на то, какие частоты работают наиболее эффективно. Модуляция SSB используется, поскольку коротковолновые диапазоны перегружены множеством пользователей, и SSB позволяет одному голосовому каналу использовать более узкую полосу радиочастот (пропускную способность) по сравнению с более ранними AM-системами. SSB требует около 3,5 кГц, в то время как AM-радио – около 8 кГц, а узкополосная (голосовая или для обеспечения качества связи) FM – 9 кГц. Морская радиотелефония впервые получила широкое распространение в 1930-х годах и активно использовалась для связи с кораблями и самолетами над водой. В то время большинство дальнемагистральных самолетов были оснащены длинными проволочными антеннами, которые выпускались во время сеанса связи и убирались после его завершения. Изначально морская радиотелефония использовала AM-модуляцию в диапазоне 2–3 МГц, прежде чем произошел переход на SSB и были приняты различные более высокие частотные диапазоны в дополнение к частотам 2 МГц. Одной из важнейших задач морской радиотелефонии было изменение маршрутов судов и выполнение других деловых операций в море.
Регламенты
В Соединенных Штатах, начиная с Закона о связи 1934 года, Федеральная комиссия по связи (FCC) выдает различные коммерческие лицензии и разрешения "операторам радиотелефонной связи" квалифицированным заявителям. Эти лицензии позволяют им устанавливать, обслуживать и ремонтировать системы радиопередачи, предназначенные только для голосовой связи, на судах и самолетах. (До дерегулирования в 1990-х годах они также требовались для коммерческих внутренних радио- и телевизионных вещательных систем. В силу международных договорных обязательств они по-прежнему необходимы инженерам международных коротковолновых радиостанций.) В настоящее время выдается общая лицензия оператора радиотелефонной связи.