Úvod do problematiky radiových sítí

aktualizace: 25.března 2004


Radiové systémy se pro operační řízení tísňových složek, a záchranné služby nevyjímaje, využívají již několik desetiletí. Jejich přínos - ve srovnání s dříve používaným dorozumíváním pevnými telefonními linkami - je zřejmý.

Se stále rostoucími požadavky na kvalitu a možnosti bezdrátového spojení jde samozřejmě ruku v ruce i zdokonalování radiových systémů používaných pro potřeby záchranky.

Na druhou stranu je hned v úvodu dobré připomenout, že každé zdokonalování něco stojí - a to zpravidla nejen ve finančním vyjádření: za použití technologií srovnatelné úrovně vždy platí, že čím jde o funkčně sofistikovanější systém, tím náchylnější je k poruchám a funkčním omezením. Pro zajímavost - např. v letectví se z důvodu spolehlivosti a celosvětové kompatibility dodnes běžně používají "beznadějně zastaralé" analogové radiové systémy svým principem na úrovni první poloviny minulého století.

Kmitočet a vlnová délka

Radiové systémy využívají pro přenos informace (zpravidla hlasu) elektromagnetického vlnění o určitém kmitočtu (frekvenci). Jde o týž druh vlnění, jaký dokážeme vnímat svými smysly - přesněji řečeno zrakem - jako světlo. Radiové vlny ovšem využívají podstatně nižších kmitočtů (tj. vyšších vlnových délek - delších vln). Kmitočet radiového vysílání lze přirovnat k barvě světla. Nosná vlna je dále modulována tak, jak odpovídá např. přenášenému hlasu. Způsobů modulace existuje několik, nicméně ten nejpoužívanější si lze v zásadě představit jako zesilování a zeslabování intenzity světla téže barvy.

Z hlediska fyzikálních vlastností signálu platí, že čím vyšší kmitočet, tím:

- menší náchylnost k rušení
- vyšší kapacita pro přenos informace (např. dat)
- horší průnik překážkami (terén, stavby atd.)

a pochopitelně naopak.

radsite_frekvence_delka.jpg (24959 bytes)


V každém pásmu je k dispozici určitý počet kmitočtů - konkrétních radiových frekvencí. Pro nás nejzajímavější kmitočty jsou v pásmu mezi 74 a 80 MHz (klasické záchrankové frekvence), 160 MHz (hasiči, horská služba a většina novějších sítí záchranné služby), 380 MHz (MATRA-PEGAS) a 900 resp. 1800 MHz (telefony GSM).

Zařízení konstruovaná pro jedno pásmo jsou zpravidla v daném pásmu schopna komunikovat na více kmitočtech (frekvencích), ale nejsou schopna fungovat v odlišném pásmu (např. vysílačka pro pásmo 74 MHz může zpravidla vysílat na několika různých frekvencích v tomto pásmu, ale nebude použitelná v pásmu 160 MHz apod.). 

Kanály


Jako "kanály" se označují předvolby určitých konkrétních frekvencí na konkrétním zařízení. Je samozřejmě obvyklé, že pro danou síť existuje norma vztahu kanál - frekvence, to znamená, že na každé vysílačce v dané síti  znamená např. 6. kanál stejnou frekvenci. Na druhou stranu v různých sítích (např. u různých záchranek) může být nastavení předvoleb (kanálů) zcela odlišné a je třeba počítat s tím, že při snaze o společnou komunikaci může v těchto případech docházet k nedorozuměním ("náš" 5 kanál není totéž co "jejich" 5. kanál).


Přímý a převaděčový provoz, simplex, semiduplex, duplex

Zatím jsme stále počítali s modelovou situací dvou radiostanic, komunikujících přímo mezi sebou: jedna stanice vysílá a druhá přijímá přímo její vysílání. Pokud jedna ze stanic vysílá, druhá vysílat nesmí - došlo by ke vzájemnému rušení. Jde o simplexní, přímý  způsob provozu.

radsite_primy_provoz.jpg (11109 bytes)


V praxi se ale snadno dostaneme do situace, kdy potřebujeme spojení dvou stanic, ale mezi jimi je taková terénní překážka (nebo vzdálenost), že se stanice vzájemně "neslyší". Typicky jde například o spojení ve městě nebo v kopcovitém terénu. Řešení tohoto problému spočívá v použití převaděčového provozu - sítě, jejíž součástí je převaděč. Převaděč je zařízení, které je schopno převést (přijímat, zesílit a okamžitě dále vysílat) přijímaný signál. Převaděč je samozřejmě výhodné umístit na vyvýšené místo, odkud se jeho signál lépe dostane přes překážky. 

radsite_prevadecovy_provoz.jpg (20126 bytes)


Je jasné, že převaděč nemůže vysílat na téže frekvenci, jako původně vysílající stanice - docházelo by k vzájemnému rušení. Proto převaděč vysílá na frekvenci jiné, zpravidla o "trochu" odlišné od frekvence původní.  Ke každé základní frekvenci tak vždy připadá konkrétní párová frekvence. Tyto frekvence spolu tvoří tzv. kmitočtový pár. Radiostanice používané v takové síti musí "umět" vysílat na jedné, a přijímat na jiné, párové frekvenci. Pokud stanice buď vysílá, nebo přijímá (nikoliv současně), ale každá z těchto funkcí využívá jiný kmitočet,  jde o tzv. semiduplexní provoz. Tak pracuje naprostá většina převaděčových sítí. Pokud "umí" stanice přijímat i vysílat současně (což v praxi to znamená, že volající i volaný mohou hovořit nezávisle na sobě - jako do telefonu), jde o duplexní provoz. Typickým jsou například sítě mobilních telefonů. 

Skupinový a individuální provoz

Jak jsme již vysvětlili, pohybuje-li se v radiové síti skupina stanic, naladěných na stejné frekvenci, platí, že pokud jedna z nich vysílá, ostatní již vysílat nemohou.  V jeden okamžik tedy může v síti probíhat nejvýše jeden hovor. Jde o příklad skupinového provozu. To jistě nevadí v málo zatížených sítích, a organizačně lze zvládnout i velmi hustý provoz v síti, pokud je naprostá většina hovorů v relaci mezi jednou základnou (řídící stanicí) a jednotlivými účastníky (např. mezi OS a posádkami). V takovém případě je nutné, aby všichni účastnící v síti dodržovali zcela striktně radiovou kázeň, relace byly co nejkratší a ostatní začínali hovor až tehdy, pokud je předchozí relace ukončena. Taková je praxe např. v leteckém provozu. Obtížně řešitelná situace ale nastává v okamžiku, kdy vzniká více požadavků na hovor současně v různých relacích (např. posádek vzájemně mezi sebou).

V sítích, kde jsou požadavky na delší a často i ne zcela standardní relace mezi dvěma stanicemi, se často využívá individuálního způsobu provozu na větším množství kanálů současně (tj. analogicky, jako v telefonní síi). Kolik kanálů (frekvencí resp. kmitočtových párů) má síť k dispozici, tolik dvojic (volající a volaný) může současně nezávisle na sobě hovořit.

Trunkové sítě

Bylo by velmi nepraktické, kdyby byla volba kanálu pro individuální hovor ponechána "náhodě" - např. předběžné domluvě dvou potenciálních zájemců o hovor. V případě více kombinací "potenciálních" dvojic by bylo nemožné vědět, na které frekvenci momentálně volaná stanice naslouchá a nalezení partnera by muselo probíhat metodou pokusu a omylu na všech dostupných kanálech.

Z tohoto důvodu došlo ke vzniku tzv. trunkových sítí. Jejich principem je opět převaděč, na němž tentokrát není jeden, ale skupina přijímačů/vysílačů. Převaděč je schopen vysílat a přijímat na několika frekvencích současně (svazek frekvencí - trunk). Jedna z těchto frekvencí (přesněji řečeno jde opět o kmitočtové páry) je frekvence služební, na níž jsou v klidovém stavu naladěny všechny stanice v síti. Na této frekvenci převaděč sežene volanou stanici a poté se s oběma stanicemi domluví, na které jiné frekvenci z dostupného "trunku" bude probíhat individuální hovor. Na závěr převaděč obě stanice dálkově přeladí na novou frekvenci a vytvoří tak individuální hovorovou skupinu. Po ukončení relace se obě stanice automaticky vrátí na služební frekvenci a jsou opět připravené k volání nebo k přijetí hovoru.

radsite_trunkova_sit.jpg (36369 bytes)

Moderní trunkové sítě mohou do jisté míry kombinovat individuální a skupinový provoz: každá ze stanic má sice svoji základní adresu (číslo), ale současně reaguje i na další, skupinové číslo. V případě potřeby současné komunikace s účastníky dané skupiny lze tedy "vytočit" skupinové číslo a vzniká obdoba běžného skupinového provozu. Problémem ovšem zůstává, že složení skupiny je třeba definovat zpravidla předem naprogramováním příslušných kódů do konkrétních radiostanic. V některých sítích je možné skupinu definovat i dynamicky podle okamžité potřeby jako množinu jednotlivých volacích znaků. Sestavení a aktivace větší skupiny pak ale může trvat neúměrně dlouho. 

Plošné sítě

V některých případech je pro pokrytí daného území jeden převaděč málo. Použitelná řešení jsou v podstatě dvě: v jednodušším (a používanějším) případě je území rozděleno na několik oblastí, a v každé z nich je zřízen jeden převaděč. V tomto případě musí dispečer vědět, kde se daná posádka nachází, a podle toho aktivovat příslušný převaděč. Problémem je, že posádka z "oblasti 1" nemůže v takové síti komunikovat s posádkou z "oblasti 2" jinak, než prostřednictvím dispečinku. 

radsite_dva_prevadece.jpg (23367 bytes)

Tento problém řeší až nejmodernější generace radiových sítí. Zde se ani o zjištění polohy stanice nestará dispečer: ten pouze předá požadavek na pojení síti a vyčkává jak to dopadne. Vše ostatní je funkcí infrastruktury sítě: ta zavolá mobilní stanici, zjistí, na kterém převaděči má daná stanice nejlepší příjem a volání automaticky přesměruje na tento převaděč. Komunikace mezi převaděči a ústřednou sítě (ale i mezi převaděči vzájemně) probíhá zpravidla prostřednictvím datových spojů. Typickým příkladem takové radiové sítě je síť mobilních telefonů, případně síť MATRA-PEGAS.

radsite_sit_prevadecu.jpg (31969 bytes)

Přestože sítě tohoto typu již umožňují pokrývání rozsáhlých území a poskytují uživatelům vysoký komfort, mohou i zde nastat obtížně řešitelné situace: například pokud se mobilní stanice pohybuje, může se dostat do oblasti, kde již mizí pokrytí signálem jednoho převaděče a bylo by potřeba převaděč změnit. V těchto případech by měla síť zajistit plynulé předání - přeladění ("handover") mobilní stanice na frekvenci jiného převaděče. Není-li toho síť schopna, spojení se přeruší. Mobilní sítě standardu GSM handover podporují, jde ale o speciální funkci vyžadující precizní konfiguraci každé jednotlivé buňky sítě. I tak je jeho provedení jedním z kritických okamžiků, při němž nejčastěji dochází ke zrušení spojení.

Paging (vyzvánění) stanice

Při potřebě dispečinku komunikovat s konkrétní stanicí je při plně otevřeném provozu spojení zahájeno sdělením (vyslovením) volacího znaku volané stanice. Je to technicky nejjednodušší způsob, ovšem jeho výraznou nevýhodou je, že zásadní vliv na funkčnost takového způsobu volání má "lidský činitel" - tedy to, zda obsluha volané radiostanice skutečně nepřetržitě naslouchá radioprovozu na dané frekvenci. To ovšem nemusí být vždy snadné (vnější hluk např. při jízdě na majáky), etické a legální (radioprovoz oznamující zdravotnicky citlivé informace při vyšetřování jiného pacienta) či technicky proveditelné (posádka se musí vzdálit od stanice).

Přesto se tento způsob pro svou jednoduchost a univerzálnost se používá v řadě sítí (taxi a podobné služby, ale i například při řízení letového provozu), vyžaduje však kvalitní výcvik a koordinaci zúčastněných, a obsluha stanice by neměla být pověřena jinou, soustřední vyžadující čnností. 

Tyto podmínky pochopitelně nelze ve většině profesí zaručit - a právě záchranka je typickým pracovištěm,  kde je jedním z podstatných požadavků potřeba nerozptylovat se poslechem zbytečných a rušivých relací, ale současně být dostupný pro případné volání.

Proto byly vyvinuty systémy, které dovolují jednak "neposlouchat" relace, které nejsou určeny pro danou stanici (přestože ta zůstává naladěná na kmitočtu) a také systémy pro vyvolání hlasité akustické signalizace konkrétní stanice (paging, "vyzvánění").

Systémy vyzvánění jsou založeny na tom, že před vlastní hlasovou komunikací je na kmitočtu vysílán smluvený tón (nebo skupina tónů), které přijímající stanice dokáže dekódovat a vyvolat akustickou signalizaci.

Historický v Česku (někde dodnes) používaný systém se jmenuje podle bývalého výrobce radiostanic TESLA SELECTIC a měl k dispozici pouze 3 tóny, označené písmeny A, B a C. Volaná stanice se "otvírala" jedním nebo kombinací těchto tónů (např. A, AB, CA apod.) - často i v závislosti na délce vysílaného tónu. Nevýhodou systému byla jednak jeho česká "specifičnost" a tedy nekompatibilita, a jednak malé množství reálně použitelných kombinací. Prakticky se používá pouze pro volání operačního střediska mobilní stanicí. 

Mezi moderní, v současné době převážně používané systémy patří signalizační standardy sady SELECT 5 (ZVEI (3 varianty), EEA, CCIR). Jde o 12 standardně definovaných tónů (10 číslic a 2 písmena), z nichž se sestavují pětitónové "vyzváněcí sekvence". Tyto systémy již dovolují sestavení velkého množství kombinací a adresné individuální i skupinové volání jedné nebo několika stanic stanic i ve velmi rozsáhlých sítích. 

Další vylepšení radiových systémů přineslo zavedení tzv. CTCSS (Continous Tone Code Squelch System) tónů. Radiostanice, které podporují tuto funkci, lze nastavit tak, aby "neslyšela" vysílání určené jiným stanicím a reproduktor se otevřel až při relaci, určené této stanici. Hlavním účelem je "nebýt rušen" nežádoucími relacemi, ale přitom bez dalšího zásahu obsluhy slyšet relace určené vlastní stanici. Princip systému tkví v uchem neslyšitelné úpravě vysíleného signálu (přidání tzv. subtónu), kterou ale cílová stanice dokáže dekódovat. Podmínkou pro komunikaci samozřejmě je, aby vysílací i přijímací stanice měly nastaveno stejné kódování resp. dekódování, tj. systém vyžaduje předběžnou domluvu vysílajícho a přijímajícho operátora o použitém subtónu. Filtraci subtónů lze zpravidla vypnout a od té chvíle stanice opět slyší veškerý provoz na dané frekvenci. 

Systémy SELECT 5 i CTCSS vyžadují přirozeně použití radiostanic, podporujících příslušné funkce.

Některé fráze používané v radiokomunikaci

Anglicky

Česky

Význam

CANCEL

RUŠÍM

Dříve vyslané povolení bylo zrušeno

CORRECTION

OPRAVA

V tomto vysílání byla učiněna chyba. Správně je:

ACKNOWLEDGE

POTVRĎTE

Potvrďte že jste zprávu přijal a rozuměl jí

OUT

KONEC

Toto vysílání je ukončeno a neočekává se odpověď

REQUEST

ŽÁDÁM

Rád bych věděl..., Přeji si obdržet...

CLEARED

POVOLENO

Uděleno oprávnění provést za určitých podmínek

RECLEARED

ZNOVU POVOLENO

Byla provedena změna ve vašem posledním povolení a toto nové povolení je nahrazuje

APPROVED

SCHVÁLENO

Povolení pro požadovaný úkon je schváleno

I SAY AGAIN

OPAKUJI

Opakuji pro o bjasnění nebo zdůraznění

OVER

PŘÍJEM

Mé vysílání skončilo a očekávám vaši odpověď

GO AHEAD

DÁVEJTE

Vysílejte nebo pokračujte ve vysílání

REPORT

OZNAMTE

Předejte mi následující informaci

MONITOR

MONITORUJTE

Poslouchejte na... (kmitočet)

NEGATIVE

NEGATIV

Ne, povolení není uděleno, potvrzeno, není to správně

AFFIRM

ANO

Ano

CORRECT

SPRÁVNĚ

To je správné

CONTACT

PŘEJDĚTE

Navažte spojení s ...

STANDBY

ČEKEJTE

Čekejte, zavolám vás

SPEAK SLOWER

MLUVTE POMALEJI

Snižte rychlost vaší řeči

DISREGARD

NEBERTE V ÚVAHU

Považujte toto vysílání jako by nebylo vysíláno

BREAK

MEZERA

Oddělení mezi zprávami vysílanými dvěma stanicemi při hustém provozu

VERIFY

OVĚŘTE

Ověřte a odsouhlaste s odesílatelem

ROGER

ROZUMÍM

Přijal jsem vše z vašeho posledního vysílání

SAY AGAIN

OPAKUJTE

Opakujte vše nebo následující část z vašeho vysílání

READ BACK

OPAKUJTE ZPRÁVU

Opakujte zpět vše nebo určitou část této zprávy přesně tak jak byla přijata

HOW DO YOU READ

JAK SLYŠÍTE

Jaká je čitelnost mého vysílání

WILCO

PROVEDU

Porozuměl jsem vaší zprávě a budu podle ní postupovat

CHECK

ZKONTROLUJTE

Prověřte systém nebo postup

CONFIRM

POTVRĎTE

Přijal jsem správně následující ... nebo Přijal jste správně tuto zprávu?

Hláskovací tabulka

Písmeno

Česky

Anglicky

A

Adam

Alpha

B

Božena

Bravo

C

Cyril

Charlie

D

David

Delta

E

Emil

Echo

F

František

Foxtrot

G

Gustav

Golf

H

Helena

Hotel

I

Ivan

India

J

Josef

Juliett

K

Karel

Kilo

L

Ludvík

Lima

M

Marie

Mike

N

Norbert

November

O

Otakar

Oskar

P

Petr

Papa

Q

Quido

Quebeck

R

Rudolf

Romeo

S

Svatopluk

Sierra

T

Tomáš

Tango

U

Urban

Uniform

V

Václav

Victor

W

Wiliam

Whisky

X

Xaver

X-ray

Y

Ypsilon

Yankee

Z

Zuzana

Zulu

1

Jedna

One

2

Dva

Two

3

Tři

Three

4

Čtyři

Four

5

Pět

Five

6

Šest

Six

7

Sedum

Seven

8

Osum

Eight

9

Devět

Niner

0

Nula

Zero

 

Poznámky ke sdělování čísel:

- Všechna čísla v výjimkou celých set a tisíců a kombinací celých set a tisíců musí být sdělována po jednotlivých číslicích

- Desetinná tečka se čte jako “čárka”

Příklady:

400 = čtyři sta

350 = tři pět nula

4300 = čtyři tisíce tři sta

13 500 = jedna tři tisíc pět set

74,757 = sedm čtyři čára sedm opět sedm

 

------------------------   Dr. Ondřej Franěk, www.zachrannasluzba.cz ---------------------------