Dois canais de rádio - Two-way radio

Este artigo é sobre rádios bidirecionais em geral. Para rádios portáteis bidirecionais, consulte Walkie-talkie .
O controlador de tráfego aéreo naval se comunica com a aeronave por meio de um fone de ouvido de rádio bidirecional
Uma variedade de rádios bidirecionais portáteis para uso privado.
Estação de rádio amadora , um rádio bidirecional usado para fins recreativos por amadores chamados de rádios amadores
Vários rádios portáteis bidirecionais projetados para serviços públicos (polícia, bombeiros, resgate) compatíveis com o padrão de rádio digital Projeto 25
Um rádio móvel da banda do cidadão em um caminhão

Um rádio bidirecional é um rádio que pode transmitir e receber ondas de rádio (um transceptor ), ao contrário de um receptor de transmissão que só recebe conteúdo. É um transceptor de áudio (som) , um transmissor e receptor em uma unidade, usado para comunicação de voz bidirecional pessoa a pessoa com outros usuários com rádios semelhantes. Os rádios bidirecionais estão disponíveis nos modelos estacionário ( estação base ), móvel (instalado em veículos) e portátil. Os rádios bidirecionais portáteis são freqüentemente chamados de walkie-talkies , handie-talkies ou portáteis. Rádios bidirecionais são usados ​​por grupos de pessoas geograficamente separadas que precisam se manter em comunicação de voz contínua, como pilotos de aeronaves e controladores de tráfego aéreo , capitães de navios e comandantes do porto , pessoal de serviços de emergência como bombeiros, policiais e paramédicos de ambulância, táxi e entrega serviços, soldados e unidades militares, fast food e funcionários de armazém e rádios amadores .

Os sistemas de rádio bidirecional geralmente usam um único canal de rádio e operam em modo half-duplex : apenas um usuário no canal pode transmitir por vez, portanto, os usuários em um grupo de usuários devem se revezar para falar. O rádio está normalmente no modo de recepção para que o usuário possa ouvir todas as outras transmissões do canal. Quando o usuário deseja falar, ele pressiona um botão " push-to-talk ", que desliga o receptor e liga o transmissor; quando ele solta o botão, o receptor é ativado novamente. Vários canais são fornecidos para que grupos de usuários separados possam se comunicar na mesma área sem interferir uns com os outros. Outros sistemas de rádio bidirecionais operam em modo full-duplex , no qual ambas as partes podem falar simultaneamente. Isso requer dois canais de rádio separados ou métodos de compartilhamento de canais, como o duplex por divisão de tempo (TDD), para transportar as duas direções da conversa simultaneamente em uma única frequência de rádio. Um telefone celular é um exemplo de rádio bidirecional full-duplex. Durante uma chamada telefônica, o telefone se comunica com a torre de celular por meio de dois canais de rádio; uma de entrada para levar a voz da parte remota ao usuário e uma de saída para levar a voz do usuário à parte remota.

História

Rádio marítimo VHF em um navio
Rádio bidirecional em um caminhão de bombeiros usado pelos bombeiros para se comunicar com seu despachante

A instalação de receptores e transmissores no mesmo local fixo permitiu a troca de mensagens sem fio. Já em 1907, o tráfego de telegrafia bidirecional no Oceano Atlântico estava disponível comercialmente. Em 1912, navios comerciais e militares transportavam transmissores e receptores , permitindo comunicação bidirecional quase em tempo real com um navio que estava fora da vista de terra.

O primeiro equipamento de rádio bidirecional verdadeiramente móvel foi desenvolvido na Austrália em 1923 pelo policial sênior Frederick William Downie, da Polícia de Victoria. A Polícia de Victoria foi a primeira no mundo a utilizar a comunicação sem fios nos automóveis, acabando com os ineficientes relatórios de estado das cabines telefónicas públicas até então utilizadas. Os primeiros sets ocuparam todo o banco traseiro das viaturas Lancia .

À medida que o equipamento de rádio se tornava mais potente, compacto e fácil de usar, os veículos menores tinham equipamento de comunicação de rádio bidirecional instalado. A instalação de equipamento de rádio em aeronaves permitiu que os batedores reportassem as observações em tempo real, não exigindo que o piloto soltasse mensagens para as tropas no solo ou pousasse e fizesse um relatório pessoal.

Em 1933, o departamento de polícia de Bayonne, New Jersey , operou com sucesso um sistema bidirecional entre uma estação central fixa e transceptores de rádio instalados em carros de polícia; isso permitiu direcionar rapidamente a resposta da polícia em emergências. Durante a Segunda Guerra Mundial, os transceptores de rádio walkie-talkie portáteis foram amplamente usados ​​por tropas aéreas e terrestres, tanto pelos Aliados quanto pelo Eixo.

Os primeiros esquemas bidirecionais permitiam que apenas uma estação transmitisse por vez, enquanto outras ouviam, já que todos os sinais estavam na mesma frequência de rádio - isso era chamado de modo "simplex". As operações de código e voz exigiam um protocolo de comunicação simples para permitir que todas as estações cooperassem no uso de um único canal de rádio, de modo que as transmissões de uma estação não fossem obscurecidas pelas de outra. Ao usar receptores e transmissores sintonizados em diferentes frequências e resolver os problemas introduzidos pela operação de um receptor imediatamente ao lado de um transmissor, foi possível a transmissão e recepção simultâneas em cada extremidade de um enlace de rádio, no chamado modo " full duplex ".

Os primeiros sistemas de rádio não podiam transmitir voz. Isso exigia o treinamento dos operadores no uso do código Morse . Em um navio, os oficiais de operação de rádio (às vezes abreviado para "oficiais de rádio") normalmente não tinham outras funções além de lidar com mensagens de rádio. Quando a transmissão de voz se tornou possível, as operadoras dedicadas não foram mais necessárias e o uso de rádios bidirecionais tornou-se mais comum. O equipamento de rádio móvel bidirecional de hoje é quase tão simples de usar quanto um telefone doméstico, do ponto de vista do pessoal operacional, tornando as comunicações bidirecionais uma ferramenta útil em uma ampla gama de funções pessoais, comerciais e militares.

Tipos

Os sistemas de rádio bidirecionais podem ser classificados de várias maneiras, dependendo de seus atributos.

Convencional versus troncalizado

Convencional

Os rádios convencionais operam em canais RF fixos. No caso de rádios com múltiplos canais, eles operam em um canal por vez. O canal adequado é selecionado por um usuário. O usuário opera um seletor de canal (dial ou botões) no painel de controle do rádio para escolher o canal apropriado.

Em sistemas multicanais, os canais são usados ​​para finalidades separadas. Um canal pode ser reservado para uma função específica ou para uma área geográfica. Em um sistema de canal funcional, um canal pode permitir que as equipes de reparos de estradas da cidade de Springfield conversem com o escritório de manutenção de estradas da cidade de Springfield. Um segundo canal pode permitir que as equipes de reparos de estradas se comuniquem com as equipes do departamento de rodovias estaduais.

Em uma área ampla ou sistema geográfico, uma empresa de táxi pode usar um canal para se comunicar na área de Boston, Massachusetts e um segundo canal quando os táxis estão em Providence, Rhode Island. Isso é conhecido como operação multisite. Nesse caso, o driver ou o rádio deve mudar de canal para manter a cobertura ao fazer a transição entre cada área. A maioria dos sistemas e rádios digitais convencionais modernos (ou seja, NXDN e DMR ) são capazes de "roaming" automático, onde o rádio muda automaticamente os canais de forma dinâmica. O rádio faz isso com base na intensidade do sinal recebido do sinal "beacon" recorrente do repetidor e em uma lista de "sites" ou "roaming" que identifica os canais geográficos disponíveis. Alguns sistemas analógicos convencionais podem ser equipados com um recurso chamado "vote-scan", que fornece roaming mais limitado (raramente usado na prática). A tecnologia de "simulcast" de rádio também pode ser usada em áreas adjacentes, onde cada local está equipado com o mesmo canal. Aqui, os transmissores devem ser sincronizados de perto e um eleitor centralizado ou dispositivo comparador de receptor é necessário para selecionar o sinal de melhor qualidade do rádio móvel. Isso é frequentemente usado em sistemas de segurança pública e rádios utilitários.

Em operações de rádio marítima, um canal é usado como um canal de emergência e de chamada, para que as estações possam fazer contato antes de mudar para um canal de trabalho separado para comunicação contínua.

A Motorola usa o termo modo para se referir a canais em alguns modelos convencionais de rádios bidirecionais. Neste uso, um modo consiste em um canal de frequência de rádio e todas as opções dependentes de canal, como chamada seletiva, varredura de canal, nível de potência e muito mais.

Digitalização em rádios convencionais

Alguns rádios convencionais fazem a varredura de mais de um canal. Ou seja, o receptor procura mais de um canal para uma transmissão válida. Uma transmissão válida pode ser um canal de rádio com qualquer sinal ou uma combinação de um canal de rádio com um código específico do Sistema de Silenciador Codificado por Tom Contínuo (CTCSS) (ou chamada seletiva ).

Há uma grande variedade de configurações de digitalização que variam de um sistema para outro. Alguns rádios possuem recursos de varredura que recebem o canal principal selecionado em volume total e outros canais em uma lista de varredura com volume reduzido. Isso ajuda o usuário a distinguir entre o canal principal e outros sem olhar para o painel de controle do rádio. Uma visão geral:

  • Um recurso de varredura pode ser definido e predefinido: quando no modo de varredura, um conjunto predeterminado de canais é varrido. Os canais não podem ser alterados pelo usuário do rádio.
  • Alguns rádios permitem uma opção de varredura selecionada pelo usuário: isso permite o bloqueio de canais pré-selecionados ou a adição de canais a uma lista de varredura pelo operador. O rádio pode reverter para uma lista de varredura padrão cada vez que é desligado ou pode armazenar permanentemente as alterações mais recentes. Em rádios profissionais, os recursos de digitalização são programáveis ​​e têm muitas opções. Os recursos de digitalização podem afetar a latência do sistema. Se o rádio tiver uma lista de varredura de vinte canais e alguns canais tiverem CTCSS, pode levar vários segundos para pesquisar a lista inteira. O rádio deve parar em cada canal com um sinal e verificar se há um CTCSS válido antes de retomar a varredura. Isso pode causar mensagens perdidas.

Por esse motivo, os recursos de varredura não são usados ​​ou as listas de varredura são intencionalmente mantidas curtas em aplicativos de emergência. Parte do Projeto 16 da APCO definiu padrões para tempos de acesso ao canal e atrasos causados ​​por sobrecarga do sistema. Os recursos de digitalização podem aumentar ainda mais esses atrasos. Um estudo disse que atrasos de mais de 0,4 segundos (400 milissegundos) em serviços de emergência não são recomendados. Nenhum atraso do botão para falar do usuário até que a voz do usuário seja ouvida no alto-falante do rádio é um ideal inatingível.

Talk-back na varredura

Alguns rádios convencionais usam, ou têm a opção de, uma função talk-back-on-scan. Se o usuário transmitir quando o rádio estiver em modo de varredura, ele poderá transmitir no último canal recebido em vez do canal selecionado. Isso pode permitir que usuários de rádios multicanais respondam à última mensagem sem olhar para o rádio para ver em qual canal ele estava. Sem esse recurso, o usuário teria que usar o seletor de canal para alternar para o canal onde ocorreu a última mensagem. (Esta opção pode causar confusão e os usuários devem ser treinados para compreender este recurso.)

Esta é uma lista incompleta de alguns tipos de rádio convencionais:

Trunked

Artigo principal: Sistema de rádio troncalizado

Em um sistema de rádio troncalizado, a lógica do sistema escolhe automaticamente o canal de radiofrequência físico . Existe um protocolo que define uma relação entre os rádios e o backbone de rádio que os suporta. O protocolo permite que as atribuições de canais ocorram automaticamente.

Os sistemas troncalizados digitais podem transportar conversas simultâneas em um canal físico. No caso de um sistema de rádio troncalizado digital, o sistema também gerencia intervalos de tempo em um único canal físico. A função de transportar conversas simultâneas em um único canal é chamada de multiplexação .

Em vez de canais, os rádios são relacionados por grupos que podem ser chamados, grupos, grupos de conversação ou divididos em uma hierarquia, como frota e subfota, ou agência-frota-subfota. Eles podem ser considerados canais virtuais que aparecem e desaparecem à medida que as conversas ocorrem.

Tal como acontece com os sistemas convencionais de área ampla, os sistemas de rádio troncalizado geográfico exigem que o usuário troque de canal enquanto viaja, a menos que o rádio esteja equipado com roaming automático. Em 2018, a maioria dos sistemas de rádio troncalizados modernos eram capazes de roaming automático.

Os sistemas fazem arranjos para handshaking e conexões entre rádios por um destes dois métodos:

  • Um computador atribui canais em um canal de controle dedicado . O canal de controle envia um fluxo contínuo de dados. Todos os rádios do sistema monitoram o fluxo de dados até que sejam comandados pelo computador para entrar em uma conversa em um canal atribuído.
  • A eletrônica embutida em cada rádio se comunica usando um protocolo de tons ou dados para estabelecer uma conversa (baseada em varredura).

Se todos os canais físicos estiverem ocupados, alguns sistemas incluem um protocolo para enfileirar ou empilhar solicitações pendentes até que um canal se torne disponível.

Alguns rádios troncalizados fazem a varredura de mais de um grupo de conversação ou subfota de frota de agência.

Pistas visuais de que um rádio pode estar troncalizado incluem 1) falta de um botão ou ajuste do silenciador, 2) nenhum botão ou interruptor do monitor e 3) um chiado (que ficou famoso pela Nextel) mostrando que o canal está disponível e pronto no momento em que o pressiona -to-talk é pressionado.

Esta é uma lista incompleta de algumas tecnologias troncalizadas e nomes de marketing de fabricantes:

Canais Simplex versus Duplex

Simplex

Os sistemas de canal simplex usam um único canal para transmitir e receber. Isso é típico de aeronaves VHF AM, banda do cidadão e rádios marítimos. Os sistemas simplex costumam ser sistemas legados que existem desde a década de 1930. A arquitetura permite que rádios antigos funcionem com novos em uma única rede. No caso de todos os navios em todo o mundo ou todas as aeronaves em todo o mundo, o grande número de rádios instalados (a base instalada ) pode levar décadas para ser atualizado. Os sistemas simplex geralmente usam arquiteturas abertas que permitem que qualquer rádio que atenda aos padrões básicos seja compatível com todo o sistema.

  • Vantagem: por ser a configuração mais simples do sistema, há confiabilidade, pois são necessários apenas dois rádios para estabelecer a comunicação entre eles, sem nenhuma outra infraestrutura.
  • Desvantagens: A configuração simplex oferece comunicação no menor alcance ou distância porque as unidades móveis devem estar dentro do alcance efetivo umas das outras. A largura de banda do canal disponível limita o número de conversas simultâneas, uma vez que o tempo de transmissão "morto" não pode ser usado facilmente para comunicação adicional.

Duplex

Duplex significa que dois canais são usados: um em cada direção.

Os sistemas de canal duplex transmitem e recebem em diferentes canais discretos. Isso define os sistemas onde o equipamento não pode se comunicar sem alguma infraestrutura, como um repetidor , estação base ou base Talk-Through. Mais comum nos EUA é uma configuração de repetidora em que uma estação base é configurada para retransmitir simultaneamente o áudio recebido de unidades móveis. Isso torna os celulares, ou portáteis, capazes de se comunicarem entre si em qualquer lugar dentro do alcance de recepção da estação base ou repetidor. Normalmente, a estação base ou repetidora tem uma antena alta e alta potência, o que permite um alcance muito maior, em comparação com um veículo terrestre ou um transceptor portátil.

Os sistemas duplex podem ser divididos em dois tipos. O termo half-duplex se refere a sistemas em que o uso de um switch push-to-talk é necessário para a comunicação. Full duplex refere-se a sistemas como telefones móveis com capacidade de receber e transmitir simultaneamente. Os repetidores são, por natureza, full duplex, a maioria dos celulares e quase todos os computadores de mão são half duplex.

  • Vantagem: canais duplex geralmente permitem operação repetidora que estende o alcance (na maioria dos casos devido ao aumento da potência de transmissão e melhor localização / altura da antena) - especialmente onde rádios portáteis estão em uso.
  • Desvantagem: Se um rádio não pode alcançar o repetidor, ele não pode se comunicar.

Híbrido simplex / duplex

Alguns sistemas usam uma combinação dos dois, onde os rádios usam duplex como padrão, mas podem se comunicar simplex no canal da estação base se estiverem fora de alcance. Nos Estados Unidos, a capacidade de falar simplex em um canal duplex com um repetidor às vezes é chamada de talk-around, direct ou car-to-car.

Push-to-talk (PTT)

Em rádios bidirecionais com fones de ouvido, um botão push-to-talk pode ser incluído em um cabo ou caixa eletrônica sem fio presa à roupa do usuário. Em caminhões de bombeiros ou em uma ambulância, um botão pode estar presente onde o fone de ouvido com fio se conecta à fiação do rádio. As aeronaves normalmente têm fones de ouvido com fio e um botão push-to-talk separado no manche ou na alavanca de controle. Os consoles de despacho geralmente possuem botões push-to-talk operados manualmente junto com um pedal ou pedal. Se as mãos do despachante estiverem em um teclado de computador, o usuário pode pisar no pedal para transmitir. Alguns sistemas possuem silenciamento para que o despachante possa estar em uma chamada telefônica e o chamador não possa ouvir o que é dito no rádio. O microfone do fone de ouvido ficará mudo se eles transmitirem. Isso libera o despachante de explicar cada mensagem de rádio a um chamador.

Em algumas circunstâncias, a transmissão operada por voz (VOX) é usada no lugar de um botão push-to-talk. Os possíveis usos são usuários com deficiência que não conseguem apertar um botão, operadores de rádio amadores, bombeiros, operadores de guindaste ou outros realizando tarefas críticas em que as mãos devem estar livres, mas a comunicação ainda é necessária.

Analógico versus digital

Um exemplo de rádios analógicos são os rádios de aeronaves AM usados ​​para se comunicar com torres de controle e controladores de tráfego aéreo. Outro é um walkie talkie do Family Radio Service. O equipamento analógico é menos complexo do que o digital mais simples.

  • Vantagem: Em equipamentos de alta qualidade, melhor capacidade de comunicação nos casos em que o sinal recebido é fraco ou ruidoso.
  • Desvantagem: Apenas uma conversa por vez pode ocorrer em cada canal.

Exemplos de tecnologias de comunicação digital são todos os telefones celulares modernos mais TETRA considerados o melhor padrão em rádio digital e sendo a infraestrutura de base para redes de todo o país, incluindo fabricantes como DAMM, Rohill, Cassidian, Sepura e outros, Projeto APCO 25 , a padrão para rádios de segurança pública digitais e, finalmente, outros sistemas, como MOTOTRBO da Motorola, do HQT DMR , da Nextel iDEN , da Hytera DMR , da EMC DMR , e NXDN implementado pela Icom como IDAS e pela Kenwood como NEXEDGE. Apenas NXDN e Mototrbo são proprietários. DMR é um padrão aberto ETSI.

  • Vantagem: mais caminhos de fala simultâneos são possíveis e informações como ID da unidade, botões de status ou mensagens de texto podem ser incorporadas em um único canal de rádio digital. O padrão de interoperabilidade do TETRA significa que qualquer rádio TETRA da marca pode funcionar com a infraestrutura TETRA de qualquer marca, não prendendo o usuário em sistemas proprietários e caros.
  • Desvantagem: os rádios devem ser projetados com o mesmo padrão compatível, os rádios podem se tornar obsoletos rapidamente (embora isso seja mitigado por padrões de interoperabilidade implementados adequadamente, como aqueles estabelecidos pelo ETSI para TETRA), custam mais para comprar e são mais complicados.

Dados por rádio bidirecional

Em alguns casos, o rádio bidirecional é usado para comunicar dados analógicos ou digitais. Os sistemas podem ser simplex ou duplex e podem empregar recursos de chamada seletiva, como CTCSS . Em sistemas full-duplex, os dados podem ser enviados em tempo real entre dois pontos. Em simplex ou half-duplex, os dados podem ser enviados com um intervalo de tempo entre vários pontos.

Alguns sistemas digitais bidirecionais transportam áudio e dados em um único fluxo de dados. Os sistemas deste tipo incluem NXDN e APCO Project 25 . Outros sistemas mais avançados sob o padrão TETRA são capazes de unir slots de tempo para melhorar a largura de banda de dados, permitindo pesquisa de dados avançada e aplicativos de telemetria por rádio. O método de codificação e decodificação do fluxo de áudio é chamado de codec , como AMBE ou a família de codecs ACELP .

Depois do mercado, os dispositivos de rastreamento por GPS e mensagens móveis podem ter interface com modelos populares de rádios bidirecionais, fornecendo uma variedade de recursos.

Analógico

Os sistemas analógicos podem comunicar uma única condição, como o nível de água em um tanque de gado. Um transmissor no local do tanque envia continuamente um sinal com um tom de áudio constante. O tom mudaria de intensidade para indicar o nível de água do tanque. Um medidor na extremidade remota variaria, correspondendo ao tom do tom, para indicar a quantidade de água presente no tanque de gado. Métodos semelhantes podem ser usados ​​para telemetrar qualquer condição analógica. Esse tipo de sistema de rádio tem uma finalidade equivalente a um loop de quatro a vinte miliamperes . Nos EUA, canais intersticiais de banda média de 72-76 MHz ou UHF 450-470 MHz são frequentemente usados ​​para esses sistemas. Alguns sistemas multiplexam a telemetria de várias condições analógicas, limitando cada uma a uma faixa separada de tons de tom, por exemplo.

Digital

Os sistemas digitais podem comunicar mensagens de texto de despacho auxiliado por computador (CAD). Por exemplo, um display em um caminhão de reboque pode fornecer uma localização textual para uma chamada e quaisquer detalhes relacionados. O motorista do caminhão de reboque pode pressionar um botão de reconhecimento , enviando dados na direção oposta e sinalizando a chamada como recebida pelo motorista. Eles podem ser usados ​​para sistemas de telemetria analógicos, como os níveis de tanques de gado, conforme descrito acima. Outra possibilidade é a pressão do óleo lubrificante em um motor de ônibus em trânsito, ou a velocidade atual do ônibus. As condições analógicas são traduzidas em palavras de dados. Alguns sistemas enviam mensagens de paging por rádio que podem 1) emitir um bipe para um receptor de paging, 2) enviar uma mensagem numérica ou 3) enviar uma mensagem de texto.

Os sistemas digitais normalmente usam taxas de dados nas taxas de 1.200-19.200 kilobit por segundo e podem empregar esquemas de modulação, como chaveamento de mudança de frequência, chaveamento de mudança de frequência de áudio ou chaveamento de fase em quadratura para codificar caracteres. Os equipamentos modernos têm os mesmos recursos de transporte de dados encontrados no protocolo da Internet. Trabalhando dentro das restrições de protocolo do sistema, virtualmente qualquer coisa pode ser enviada ou recebida.

Projetado versus não projetado

Os sistemas projetados são projetados para funcionar próximo a uma especificação ou padrão. Eles são projetados como sistemas com todos os equipamentos combinados para funcionarem juntos. Por exemplo, um sistema moderno de rádio bidirecional do governo local nos Estados Unidos pode ser projetado para fornecer 95% de cobertura em uma área urbana. Os projetistas de sistemas usam modelos de radiofrequência, modelos de terreno e software de modelagem de propagação de sinal em uma tentativa de estimar com precisão onde os rádios funcionarão dentro de uma área geográfica definida. Os modelos ajudam os projetistas a escolher o equipamento, a localização do equipamento, as antenas e a estimar como os sinais penetrarão nos edifícios. Esses modelos serão apoiados por testes de inversores e medições reais de nível de sinal de campo. Os projetistas ajustam os padrões da antena, adicionam ou movem locais de equipamentos e projetam redes de antenas de forma a atingir o nível de desempenho pretendido.

Alguns sistemas não são projetados. Os sistemas legados são sistemas existentes que nunca foram projetados para atender a um objetivo de desempenho do sistema. Eles podem ter começado com uma estação base e um grupo de rádios móveis. Ao longo de um período de anos, eles têm equipamentos adicionados em um estilo de bloco de construção. Os sistemas legados podem ter um desempenho adequado, embora não tenham sido profissionalmente projetados como um sistema coerente. Um usuário pode comprar e localizar uma estação base com a expectativa de que sistemas semelhantes usados ​​no passado funcionem de forma aceitável. O Departamento de Estradas da Cidade pode ter um sistema que funcione de maneira aceitável, então o Departamento de Parques pode construir um novo sistema semelhante e considerá-lo igualmente utilizável. Os sistemas General Mobile Radio Service geralmente não são projetados.

Opções, ciclo de trabalho e configuração

Exemplo de arranjo de controle em um rádio portátil compatível com P25 configurado .

Os rádios bidirecionais móveis terrestres do tipo tubo da década de 1940 geralmente tinham um canal e eram silenciadores de portadora . Como os rádios eram caros e havia menos usuários de rádio, pode ser que ninguém nas proximidades usasse o mesmo canal. Um cristal de transmissão e recepção teve que ser solicitado para a frequência de canal desejada, então o rádio teve que ser sintonizado ou alinhado para funcionar no canal. Rádios do tipo tubo, móveis de 12 volts, consumiram vários amperes no modo de espera e dezenas de amperes na transmissão. O equipamento funcionou idealmente quando novo. O desempenho dos tubos de vácuo degradou-se gradualmente com o tempo. Os regulamentos dos EUA exigiam uma lâmpada indicadora mostrando que o transmissor estava com a alimentação aplicada e pronto para transmitir e um segundo indicador (geralmente vermelho) que mostrava que o transmissor estava ligado. Em rádios com opções, jumpers de fio e componentes discretos foram usados ​​para selecionar as opções. Para alterar uma configuração, o técnico soldou um fio de jumper opcional e, em seguida, fez os ajustes correspondentes.

Muitos dispositivos móveis e de mão têm um ciclo de trabalho limitado. O ciclo de trabalho é a relação entre o tempo de escuta e o tempo de transmissão e geralmente depende de quão bem o transmissor pode dissipar o calor do dissipador de calor na parte traseira do rádio. Um ciclo de trabalho de 10% (comum em computadores de mão) se traduz em 10 segundos de tempo de transmissão em 90 segundos de tempo de recepção. Alguns equipamentos móveis e básicos são especificados em diferentes níveis de potência - por exemplo, ciclo de trabalho de 100% a 25 watts e 15% a 40 watts.

A tendência é aumentar a complexidade. Rádios portáteis e móveis modernos podem ter capacidades de até 255 canais. A maioria é sintetizada: a eletrônica interna dos rádios modernos opera em uma faixa de frequências sem ajustes de sintonia. Os modelos de última geração podem ter várias centenas de configurações opcionais e requerem um computador e software para configuração. Às vezes, os controles do rádio são chamados de programáveis. Ao alterar as configurações, um designer de sistema pode escolher configurar um botão no painel de controle do rádio para funcionar como:

  • ligue ou desligue a varredura,
  • alertar outro rádio móvel, (chamada seletiva),
  • ligue um alto-falante externo ou
  • selecione os locais do repetidor.

Na maioria dos rádios modernos, essas configurações são feitas com software especializado (fornecido pelo fabricante) e uma conexão a um computador laptop.

Rádios baseados em microprocessador podem consumir menos de 0,2 amperes em standby e até dezenas de amperes em transmissores de alta potência de 100 watts.

Motorola MOTOTRBO Repetidor DR3000 com duplexador montado em Flightcase, ciclo de trabalho 100% até 40 W de saída

Estações base, repetidores e rádios móveis de alta qualidade geralmente têm especificações que incluem um ciclo de trabalho . Um repetidor deve ser sempre de serviço contínuo. Isso significa que o rádio foi projetado para transmitir em uma transmissão contínua sem superaquecimento do transmissor e falha resultante. Os portáteis são de serviço intermitente, rádios móveis e rádios de estação base estão disponíveis em configurações de serviço normal ou contínuo. O serviço contínuo é preferido em equipamentos móveis de emergência porque qualquer um de uma frota inteira de ambulâncias, por exemplo, poderia ser colocado em serviço como posto de comando em um grande incidente. Infelizmente, os orçamentos frequentemente atrapalham e rádios de serviço intermitente são comprados.

O atraso de tempo está sempre associado a sistemas de rádio, mas é aparente nas comunicações de espaçonaves. A NASA se comunica regularmente com espaçonaves exploratórias, onde o tempo de uma mensagem de ida e volta é medido em horas (como depois de Júpiter ). Para o programa Apollo e o ônibus espacial , tons Quindar foram usados ​​para transmitir o controle PTT.

Vida do equipamento

Embora o prazo de vida geral para o rádio bidirecional seja de 5 a 7 anos e de 1 a 2 anos para seus acessórios, ainda assim o uso, a atmosfera e o ambiente desempenham um papel importante na decisão de seu prazo de vida (os rádios são frequentemente implantados em ambientes hostis onde equipamentos de comunicação mais frágeis, como telefones e tablets, podem falhar). Existem muitas especulações sobre a vida útil de rádios bidirecionais e seus acessórios, ou seja, baterias, carregadores, fones de ouvido, etc.

Em sistemas governamentais, o equipamento pode ser substituído com base no orçamento, em vez de qualquer plano ou vida útil esperada. O financiamento em agências governamentais pode ser cíclico ou esporádico. Os gerentes podem substituir os sistemas de computação, veículos ou orçamentar os custos de suporte do computador e do veículo, ignorando o equipamento de rádio bidirecional. O equipamento pode permanecer em uso mesmo que os custos de manutenção não sejam razoáveis ​​quando vistos do ponto de vista da eficiência.

Elementos de sistema diferentes terão tempos de vida de serviço diferentes. Eles podem ser afetados por quem usa o equipamento. Um indivíduo contatado em uma agência governamental de um condado alegou que o equipamento usado por serviços 24 horas se desgasta muito mais rápido do que o equipamento usado por aqueles que trabalham em posições com funcionários oito horas por dia.

Um documento diz que "sete anos" está além da expectativa de vida útil dos walkie-talkies no serviço policial. As baterias são citadas como precisando de substituição com mais frequência. Os consoles de despacho com 12 anos mencionados no mesmo documento foram identificados como utilizáveis. Eles foram comparados a consoles problemáticos de 21 anos usados ​​em outras partes do mesmo sistema.

Outra fonte diz que os equipamentos de backbone do sistema, como consoles e estações base, devem ter uma vida útil de quinze anos. Espera-se que os rádios móveis durem dez anos. Os walkie talkies geralmente duram oito. Em um documento do estado da Califórnia, o Departamento de Serviços Gerais informa que a vida útil esperada para um console de comunicações usado no Departamento de Silvicultura e Proteção contra Incêndio é de 10 anos.

O aluguel de rádios bidirecionais é uma opção para empresas que precisam usar rádios por um período limitado.

Frequências de rádio bidirecionais

Os rádios bidirecionais podem operar em muitas frequências diferentes , e essas frequências são atribuídas de forma diferente em diferentes países. Normalmente são utilizadas operações canalizadas, de modo que os operadores não precisam sintonizar o equipamento em uma determinada frequência, mas, em vez disso, podem usar uma ou mais frequências pré-selecionadas, facilmente escolhidas por um dial, um botão ou outro meio. Por exemplo, nos Estados Unidos, há um bloco de 5 canais (frequências de rádio pré-selecionadas) alocados para o Sistema de Rádio de Uso Múltiplo . Um bloco diferente de 22 canais é atribuído, em conjunto, ao Serviço Geral de Rádio Móvel e ao Serviço de Rádio Familiar . O serviço de rádio da banda do cidadão ("" CB "") tem 40 canais.

Em um sistema analógico convencional (o tipo mais simples de sistema), uma frequência ou canal serve como meio físico ou link transportando informações comunicadas. O desempenho de um sistema de rádio depende parcialmente das características da banda de frequência usada. A seleção de uma frequência para um sistema de rádio bidirecional é afetada, em parte, por:

  • licenciamento e regulamentações governamentais.
  • congestionamento local ou disponibilidade de frequências.
  • terreno, uma vez que os sinais de rádio viajam de maneira diferente em florestas e visores urbanos.
  • a presença de ruído, interferência ou intermodulação.
  • interferência das ondas do céu abaixo de 50-60 MHz e curvatura troposférica em VHF .
  • nos Estados Unidos, algumas frequências requerem a aprovação de um comitê de coordenação de frequências.

Um número de canal é apenas uma notação abreviada para uma frequência. É, por exemplo, mais fácil lembrar "Canal 1" do que "26,965 MHz" (US CB Canal 1) ou "462,5625 MHz" (FRS / GMRS canal 1) ou "156,05 MHz" (Canal marítimo 1). É necessário identificar qual serviço de rádio está em discussão ao especificar uma frequência por seu número de canal. Organizações como concessionárias de energia elétrica ou departamentos de polícia podem ter várias frequências atribuídas em uso com números de canal atribuídos arbitrariamente. Por exemplo, o "Canal 1" de um departamento de polícia pode ser conhecido por outro departamento como "Canal 3" ou pode nem estar disponível. As agências de serviço público têm interesse em manter algumas frequências comuns para coordenação entre áreas ou serviços em emergências (termo moderno: interoperabilidade ).

Cada país atribui frequências de rádio a diferentes serviços bidirecionais, de acordo com acordos internacionais. Nos Estados Unidos, alguns exemplos de serviços bidirecionais são: rádio de banda do cidadão , Serviço de mensagem eletrônica digital (DEMS), Serviço de rádio familiar (FRS), Serviço de rádio móvel geral (GMRS), Serviço de rádio multiuso (MURS), Business Radio Service (BRS) e PMR446 .

Operadores de rádio amadores quase sempre usam frequências em vez de números de canal, uma vez que não há requisitos regulatórios ou operacionais para canais fixos neste contexto. Mesmo o equipamento de rádio amador terá recursos de "memória" para permitir a configuração rápida do transmissor e do receptor nas frequências favoritas.

UHF versus VHF

Os sistemas de rádio bidirecionais mais comuns operam nas partes VHF e UHF do espectro de rádio . Como essa parte do espectro é amplamente usada para radiodifusão e múltiplos usos concorrentes, o gerenciamento do espectro tornou-se uma atividade importante dos governos para regular os usuários de rádio no interesse do uso eficiente e não interferente do rádio. Ambas as bandas são amplamente aplicadas para diferentes usuários.

O UHF tem um comprimento de onda mais curto, o que torna mais fácil para o sinal encontrar seu caminho através de aberturas de parede menores para o interior de um edifício. O comprimento de onda mais longo do VHF significa que ele pode transmitir ainda mais em condições normais. Para a maioria das aplicações, as frequências de rádio mais baixas são melhores para um alcance mais longo e através da vegetação. Uma emissora de TV ilustra isso. Uma estação de TV VHF típica opera a cerca de 100.000 watts e tem um raio de cobertura de cerca de 60 milhas. Uma estação de TV UHF com um raio de cobertura de 60 milhas requer transmissão a 3.000.000 watts. Outro fator com frequências mais altas (UHF) é que objetos de menor tamanho irão absorver ou refletir mais a energia, o que causa perda de alcance e / ou reflexões de multipercurso que podem enfraquecer um sinal, causando um sinal de "Fora do Tempo / Fora de Fase" para alcançar o antena do receptor (isso é o que causou a imagem "Ghost" na televisão antiga).

Se um aplicativo exigir trabalho principalmente ao ar livre, um rádio VHF é provavelmente a melhor escolha, especialmente se uma estação de rádio base interna for usada e uma antena externa for adicionada. Quanto mais alta a antena for colocada, mais longe o rádio pode transmitir e receber.

Se os rádios são usados ​​principalmente dentro de edifícios, então o UHF é provavelmente a melhor solução, já que seu comprimento de onda mais curto viaja melhor através de pequenas aberturas no edifício. Também existem repetidores que podem ser instalados que podem retransmitir qualquer sinal de frequência (VHF ou UHF) para aumentar a distância de comunicação.

Existem mais canais disponíveis com UHF. Como o alcance de UHF também não é tão grande quanto VHF na maioria das condições, há menos chance de rádios distantes interferirem no sinal. O UHF é menos afetado do que o VHF pelo ruído elétrico produzido pelo homem.

Faixa

O alcance direto útil de um sistema de rádio bidirecional depende das condições de propagação de rádio , que são uma função da frequência, altura e características da antena, ruído atmosférico, reflexão e refração dentro da atmosfera, potência do transmissor e sensibilidade do receptor, e sinal necessário para -Rácio de ruído para o método de modulação escolhido. Um sistema de rádio bidirecional projetado calculará a cobertura de qualquer estação base com uma estimativa da confiabilidade da comunicação naquele alcance. Os sistemas bidirecionais que operam nas bandas VHF e UHF, onde muitos sistemas móveis terrestres operam, dependem da propagação da linha de visão para a área de cobertura confiável. O efeito de "sombra" de edifícios altos pode bloquear a recepção em áreas dentro do alcance da linha de visão, o que pode ser alcançado em campo aberto e livre de obstruções. A distância aproximada da linha de visão até o horizonte de rádio pode ser estimada a partir de: horizonte em quilômetros = 3,569 vezes a raiz quadrada da altura da antena em metros.

Existem outros fatores que afetam o alcance de um rádio bidirecional, como clima, frequência exata usada e obstruções.

Outros dispositivos de rádio bidirecional

Nem todos os rádios bidirecionais são dispositivos portáteis. A mesma tecnologia usada em rádios bidirecionais pode ser colocada em outras formas de rádio. Um exemplo disso é uma caixa de chamadas sem fio. Uma caixa de chamadas sem fio é um dispositivo que pode ser usado para comunicação de voz em portões e portas de segurança. Eles não só podem ser usados ​​para falar com as pessoas nesses pontos de entrada, como também o pessoal pode destrancar a porta remotamente para que o visitante possa entrar. Existem também caixas de chamada de atendimento ao cliente que podem ser colocadas em torno de uma empresa que um cliente pode usar para pedir ajuda de um funcionário da loja equipado com rádio bidirecional.

Outro uso da tecnologia de rádio bidirecional é para um sistema PA sem fio. Um PA sem fio é essencialmente um rádio bidirecional unilateral que permite a transmissão de mensagens de rádios bidirecionais portáteis ou intercomunicadores de estação base.

Veja também

Referências

links externos