В свое время, в конце 90-х и начале 2000-х, я застал расцвет пейджинга. И хотя все это давно кануло в Лету, с тех пор у меня сохранился интерес к этой теме. И вот недавно я набрел на ссылку на страницу, рассказывающую о применении пейджинга в радиолюбительских целях: Digital Amateur POCSAG Paging . И понеслось…
На упомянутой странице есть ссылка на разработанный Henry N2RVQ энкодер протокола POCSAG на основе AVR микроконтроллера: http://users.rcn.com/carlott/avr_pocsag_11.zip . Эту схему я и повторил с некоторыми изменениями: вместо устаревшего AT90S2313 был использован микроконтроллер ATTiny2313 (tnx RD1AS за прошивку и консультации), а вместо интерфейса для COM порта на MAX232 был использован USB интерфейс на PL2303 в виде отдельного кабеля. Питание 5В взято с порта USB. Сама схема собрана на макетной плате.
В качестве передатчика я использовал радиостанцию Motorola GM300 диапазона 2 метра. Ее аксессуарный разъем вполне подходит для подключения этой конструкции. Сигнал POCSAG я подал на вход FLAT TX AUDIO. Для сопряжения уровней сигнала номинал резистора R5 1 КОМ был заменен на 470 КОМ.
Частота работы передатчика - 144,525 МГц.
Для простоты тестирования был использован пейджер NEC 26B, отличающийся синтезаторным, а не кварцованным, приемником - частота программируется с компьютера. Схему универсального программатора и софт для прошивки я нашел на сайте allpager.narod.ru . После сборки она заработала без каких-либо дополнительных настроек. Естественно, запускать программатор нужно из-под DOS.
Как я и предполагал, режим программирования пейджера оказался запаролен. Поиск способа сброса пароля занял несколько большее время, но все же увенчался успехом: универсальный пароль для входа в режим программирования пейджеров фирмы NEC - «repu».
Итак, частота и кэп-коды прошиты, пейджер «видит» передатчик.
Ориентируясь по прилагаемому к схеме энкодера синтаксису терминальных команд управления, я написал небольшую программу на Visual Basic - она позволяет отправлять сообщения непосредственно из окна программы и через сеть, транслировать DX кластер, а также передавать с заданным интервалом сигнал маяка в POCSAG, чтобы пейджер мог определять нахождение в зоне приема, и телеграфный маяк (в энкодере есть такая функция и отдельный выход), чтобы пейджинговый сигнал на любительской частоте не приняли за пиратский, hi-hi.
На данный момент, интервал телеграфного маяка - 3 минуты, маяка POCSAG - 2 минуты.
Настроено, отлажено, работает:
Через дуплексер пейджинговая радиостанция подключена к той же двухдиапазонной антенне Opek UVS-300, на которой работает и эхолинк RA1AIE-L на частоте 436.900 МГц.
Update: Тестирование системы завершено, готовится установка на постоянной основе на другом QTH.
Ниже представлено описание постройки пейджера для стандартного сигнализатора поклевки.
С дальностью действия 200 метров. Устройство работает в двух режимах:
1)Световая +вибро оповещение
2) Световая +вибро и + подключаемый звуковой сигнал
Для работы нам потребуется:
1)Корпуса (сами подбираете как вам удобнее)
2)Кнопки
3)светодиоды
4)Аудио штекеры и аудио входы на 2.5 мм
5)Стандартный сигнализатор поклевки
6)Паяльник
7)4 оптопары
И так начнем по порядку. Есть у меня вот такой сигнализатор поклевки
Снизу сигнализатора есть выход, как для наушников, только он под штекер 2.5 мм. При поклевке на сигнализаторе загорается светодиод и горит или мигает 15-20 секунд. Так вот пока горит светодиод, на этот выход подается небольшое напряжение, именно им я и решил воспользовался.
В магазине был куплен штекер
И 4 оптопары, к сожалению фото отдельно нет((Работа оптопары заключается в следующем: когда на два выхода подать небольшой ток то вторые два выхода 1 и 2 замкнутся, то есть работает она как кнопка
За основу была взята вот эта схема и доработана.
Передатчик
И приемник
Купил два подходящих корпуса, корпус для передатчика специально нашел что бы был с отсеком для батареи.
Развел платы под размер корпусов
И припаял все детали. Вибро моторчик взял из старого телефона.
Вот как в итоге получилось
Передатчик
И приемник
На корпусе приемника стоит два выключателя, 1 для включения самого пейджера, а второй включает и выключат звук.
Как видно на схемах батарейки стоят на 9 и 12 вольт, что намного превышает порог питания нашей схемы, поэтому пришлось поставить стабилизатор напряжения на 3.3 вольта AMS1117
Это позволяет использовать в передатчике батарейку минимальных размеров с большим напряжением, что продлевает срок эксплуатации.
На фото припаян еще один штекер на 3.5 мм, это было просто ради эксперимента. Суть его заключается в следующем. Разобрав сигнализатор, я к выводам динамика припаял провода и вывел еще один выход
Все это я сделал для того: Когда при поклевке (допустим она у нас была ложной или жаба леску задела), то сам сигнализатор издаст только один пик, ну а светодиод будет гореть 15-20 секунд, так же и пейджер у нас в руках будет пищать и мигать 15-20- секунд. А если передатчик подключить на другой выход, который идет от динамика, то нам и на пейджер передастся только один пик, а не будет пищать 15-20 секунд. Доработка не значительная, но в разы увеличивает продуктивность этого пейджера.
Системы персонального вызова (системы пейджинговой радиосвязи) обеспечивают эффективное использование радиоканала, имеют низкую стоимость, простоту наращивания сети. Однако это, по сути, единственный вид односторонней радиосвязи.
Для создания сети и передачи сообщений на выделенной территории устанавливаются радиопередатчики с антеннами, которые формируют рабочую зону обслуживания.
3.1. Способ формирования рабочей зоны:
1. Радиальный – одна базовая станция, применяется для небольших городов, фирм и предприятий.
Рис. 3.1. Радиальная схема обслуживания абонентов
2. Сотовый – для больших городов. Пейджер работает на определенных частотах. Применяются различные способы передачи данных от базовых станций на абонентские терминалы.
Синхронное вещание – все станции работают одновременно. Предъявляются жесткие требования к аппаратуре, существенно удорожающие ее. Скорость передачи данных максимальна.
Временное разделение – базовые станции работаю поочередно, повторно передавая сообщения. Скорость передачи данных пропорционально уменьшается.
Для удаленных от основного места обслуживания территорий применяются репитеры – переизлучатели сообщений с необходимым усилением сигнала.
Рис. 3.2. Обслуживание абонентов в сотах
3.2. Структура сети персонального вызова
Структура основных элементов сети персонального вызова показана на рис. 3.3.
Р/телефон
Телефакс
Интерфейс доступа
Контроллер
Контроллер
обслуживания
Рис. 3.3. Структура основных элементов сети персонального вызова
3.3. Функциональная схема пейджера
Функционально пейджер представляет собой приемник с однократным (рис. 3.4) или двукратным преобразованием частоты. Имеются устройства хранения и отображения информации, а также звуковая индикация поступившего сообщения.
f пром = 455 кГц
УВЧ См ППФ Декодер УОХИ УОИ
Рис. 3.4. Функциональная схема пейджера:
УВЧ – усилитель высокой частоты: См – смеситель; Гет – гетеродин;
ППФ – полосовой фильтр; УОХИ – устройство обработки и хранения информации;
УОИ – устройство отображения информации
3.4. Стандарты кодирования в системах персонального вызова
Передача адресной информации и сообщений в цифровых системах (в том числе и в пейджинговых) осуществляется в определенном формате (протоколе) кодирования. История создания и развития протоколов пейджинговой связи насчитывает более полутора десятков различных форматов связи. Первым протоколом пейджинговой связи является двухтоновый формат, разработанный в 50-х годах фирмой MULTITON и предусматривающий передачу (предварявшую голосовое сообщение) на радиостанцию адреса – двух тоновых посылок различной частоты.
Долгое время после этого разрабатывались и применялись форматы связи, обеспечивающие работу тоновых пейджеров. К середине 70-х годов прошлого века были разработаны и внедрены широко применяемые и сегодня протоколы POCSAG, GOLEY, NEC, предусматривающие модуляцию высокочастотного сигнала двоичным кодом.
Наибольшее распространение в мире получил протокол POCSAG. Это универсальный протокол, позволяющий передавать цифровые, буквенноцифровые и тоновые сообщения на скорости 512, 1200 и 2400 бод, что поддерживает уникальную адресацию до 2 млн. номеров пейджеров и обеспечивает ресурс одной частоты СПРВ по количеству обслуживаемых абонентов в пределах 10 – 20 тыс.
POCSAG – наиболее распространенный в мире стандарт
Протокол POCSAG разработан Британским почтовым ведомством. Он предусматривает скорость передачи информации 512, 1200 и 2400 бит/сек. Сообщения передаются в асинхронном режиме: пакет сообщения может стартовать в любой момент времени и длина его не определена.
Сообщения передаются пакетами. В начале пакета находится преамбула - кодовое слово, состоящее из 576 бит (последовательность нулей и единиц – 010101010…..). Во время приема преамбулы пейджер переводится в режим приема сообщений и осуществляет тактовую синхронизацию.
синхронизации |
|||||||||||
Кодовое слово 1 |
Кодовое слово 2 |
||||||||||
Рис. 3.5. Структура протокола POCSAG
Каждому из кадров соответствует определенная группа пейджеров. Данная группа включается одновременно в режим приема сообщения в заданный временной интервал – кадр. Все пейджеры одновременно просматривают адресное поле. Далее в режиме приема остается только тот пейджер, адрес которого задан. Этим достигается экономия энергии аккумулятора. Если сообщение длинное, оно передается в течение нескольких пачек. Окончанием сообщения является «пустого» кодового слова или адреса другого пейджера. Слово синхронизации состоит из 32 бит, каждое кодовое слово – из 32 бит.
При скорости передачи 2400 бит/с длительность передачи одного бита составляет 0,417 мкс, время преамбулы равно 0,24 с.
Длительность одного кадра tk = 2 32 0,417 мкс = 26,6 мс
Длительность передачи одного пакета tп =tк 8 + 32 0,417 мкс = 0,2267 с
При полной нагрузке с каждой преамбулой передается 30 пакетов. Таким образом, за час можно передать 511 сообщений по 30 пакетов.
Диапазон частот работы системы POCSAG 146-174 МГц и 403-470 МГц. Полоса частот одного канала – 25 кГц.
Общеевропейский стандарт ERMES
Выбран единый частотный диапазон: 169,425 – 169,800 МГц, который разделен на 16 радиоканалов по 25 кГц. Полный цикл передачи – 1 час и состоит из 60 циклов по 1 минуте. Каждый цикл состоит из 5 субпоследовательностей по 12 с, состоящих из 16 пачек, обозначенных буквами латинского алфавита.
Рис. 3.6. Структура протокола ERMES
Группы пейджеров закреплены за определенной пачкой и синхронно сканируют все радиоканалы. Длительность передачи одной пачки составляет 0,75 с. При передаче сообщений на 16 частотных каналах пачки идут со смещением на одну. Таким образом, информационное сообщение, адресованное конкретному пейджеру, передается без перерывов.
A B C D E … M N O P t
Рис. 3.7. Перестройка частоты передачи в стандарте ERMES
Основными элементами любого пейджера являются: приемник, декодер, устройство обработки и хранения информации, устройства отображения информации и сигнализации. Приемник строится по супергетеродинной схеме с одинарным или двойным преобразованием частоты.
Рис. 2.19. Структурная схема пейджера с одинарным преобразованием частоты
В схеме с одинарным преобразованием частоты (рис. 2.19) на выходе полосового фильтра формируется сигнал промежуточной частоты 455 кГц, который поступает на декодирующее устройство (декодер). При двойном преобразовании частоты (рис. 2.20) первая промежуточная частота равна 10,7 или 21,4 МГц, вторая - 455 или 30 кГц. Двойное преобразование частоты применяют для повышения чувствительности приемника, что, несомненно, сильно влияет на качество его работы. Чувствительность приемника определяется напряженностью электромагнитного поля (мкВ/м), при которой он способен принять сообщение с достоверностью 50% при произвольном вращении антенны вокруг вертикальной оси. Различные пейджеры (тональные, цифровые или буквенно-цифровые) имеют разную чувствительность. Так например, чувствительность буквенно-цифровых пейджеров примерно в 2 раза выше, чем тональных.
Рис. 2.20. Структурная схема пейджера с двойным преобразованием частоты
Вторая важная деталь пейджера, характеристики которой существенно влияют на качество его работы, - это антенна. Как известно, размеры любого пейджера невелики (60x40 мм). Естественно, малы и размеры антенны. Антенна имеет наибольший коэффициент усиления, в том случае, когда ее площадь кратна четверти квадрата длины электромагнитной волны.
В различных странах операторам пейджинговых сетей выделяют определенные рабочие частоты. Поэтому при одинаковых размерах пейджеров, а следовательно, и их антенн эффективность приема различная. При изменении рабочей частоты значительно меняется так называемое сопротивление излучения рамочной антенны, что усложняет ее согласование с высокочастотным усилителем приемника пейджера.
Именно эти факторы заставляют специалистов прибегать к разным способам улучшения качества работы сети в целом, одним из которых, весьма очевидным, является увеличение уровня электромагнитного поля в пределах обслуживаемой зоны.
Для увеличения дальности связи можно также воспользоваться специальной внешней рамочной антенной, которая применяется в сотовой радиотелефонной связи. Такая антенна устанавливается на заднее стекло автомобиля. С внутренней стороны она имеет специальное крепление для пейджера и согласующее устройство. Это позволяет увеличить чувствительность пейджера примерно на 10 дБ.
Важный режим работы любого пейджера - режим экономичного энергопотребления. В основном заряд батареи расходуется на питание высокочастотных каскадов приемника и устройств звуковой сигнализации. Поэтому пейджер может работать не постоянно, а с определенными интервалами, что значительно увеличивает срок работы батареи. Такой режим работы пейджера возможен благодаря особой структуре пейджингового протокола. Дело в том, что пейджинговое сообщение, помимо информации для пользователя, содержит так называемую преамбулу. Так например, в стандарте POCSAG время передачи преамбулы составляет 1,125 мс. Значит, для определения преамбулы пейджеру достаточно включаться на 100 мс через каждую секунду. Если преамбула обнаружена, то приемник остается включенным для приема сообщения, если преамбулы нет - приемник пейджера выключается.
Помните фильм «Брюс Всемогущий»? Где бог отправлял главному герою сообщения на маленькое электронное устройство? Сегодня мы решили вспомнить пейджер – символ достатка в России девяностых и старшего брата современных мобильных телефонов.
Кадр из фильма «Брюс Всемогущий» (2003)
Что такое пейджер
Тридцатилетним может и смешно от этого вопроса, а вот нынешние школьники уже и не знают, что была такая штука. Пейджер – миниатюрный радиоприемник, который позволяет принимать короткие сообщения на определенной частоте. Все сообщения отправляются через оператора: вы звоните в операторскую, диктуете сообщение и номер абонента. А оператор отправляет сообщение адресату. Позже появились двусторонние пейджеры, которые позволяют общаться без посредников.Первый пейджер представила компания Motorola в 1956 году. Он принимал сигналы в радиусе 200 метров и выдавал короткий звуковой сигнал, за что получил свое второе название – бипер, от английского Beep. Тогда пейджеры использовались для оснащения больниц, а с развитием технологии и увеличением радиуса действия они нашли применение в полицейских участках и службах спасения.
Кадр из клипа Eminem «Stan» (2000)
Но мировую популярность миниатюрные устройства снискали только в середине 80-х, когда в 1986 году Motorola выпустила Bravo - самую популярную модель пейджера с тремя кнопками и трехстрочным дисплеем.
В 1996 году в мире пейджерами пользовались почти 100 миллионов человек.
Как устроен пейджер
В его основе стоит радиоприемник, настроенный на определенную частоту приема пейджинговой компании и формат принимаемых сообщений. Кроме того, был декодер, микро-ЭВМ - “мозги” пейджера, несколько кнопок и позже - дисплей.
Структурная схема пейджера
В каждый пейджер встроены кэп-коды - физические адреса, личные и групповые. Личный адрес уникален для каждого устройства, а групповые одинаковы у всех пейджеров с общей языковой кодировкой. Все кэп-коды хранятся в базе данных оператора. Когда клиент звонит оператору и называет номер абонента, оператор находит его личный кэп-код и отправляет сообщение.
В разных странах пейджинговая связь работает с разными форматами. Самая распространенный - протокол POCSAG, разработанный в Великобритании в 1978 году. Он успешно применяется до сих пор, скорость передачи сообщений 512, 1200 или 2400 бит/сек.
Более скоростной протокол Flex создала Motorola в 1993 году. В нем использовалась синхронная передача данных, сообщения передавались со скоростью 1600, 3200 и 6400 бит/сек. Flex способен поддерживать более 5 млрд адресов - это в два раза больше, чем у POCSAG.
Специально для Европы был разработан протокол ERMES, полностью совместимый со стандартом связи GSM и адаптированный к другим европейским разработкам сотовых сетей. Формат был создан в рамках создания общеевропейской системы персонального радиовызова и работал в диапазоне частот 169,4 – 169,8 МГц.
Всего было три основных типа устройств: тональные - пейджеры первого поколения, они же биперы, цифровые - передавали информацию только в цифровом виде и текстовые - с помощью которых можно было отправлять сообщения.
Последним словом в развитии пейджинга стали твейджеры: оснащенные qwerty-клавиатурой, с двусторонней связью, они позволяли общаться без посредников. Первый твейджер Tango выпустила Motorola совместно с национальным американским оператором SkyTel в 1996 году. Но уже тогда было понятно, что век маленьких пищащих устройств заканчивается - мир активно завоевывала мобильная связь.
Кадр из фильма «Нулевой эффект» (1998)
Пейджеры в России: Пепси, пейджер, МТV
Пейджинговая связь появилась в СССР к концу 60-х – ей пользовались сотрудники «скорой» и некоторых госструктур. В 1979 году, во время подготовки к Олимпиаде-80, английская компания Multitone развернула в Москве сеть «Радиопоиск», которая работала на частоте около 43 МГц. Она решала задачу быстрой передачи команд исполнителям торжеств и координировала их действия.Широкая общественность пейджерами не пользовалась до самого распада Советского Союза.
В разгар 90-х это был символ обеспеченной жизни: громоздкие мобильные телефоны с их астрономическими ценами (Nokia Mobira стоил 2000 $ и весил три килограмма), могли позволить себе единицы, а пейджеры распространились шире. Но обслуживание все равно было дорогим : подключение около 350 $, и абонентская плата 50-70 $ в месяц. Первый русифицированный пейджер выпустили на рынок уже упомянутые Multitone – модель MIT-472 стоила 380 долларов и могла принимать сообщения размером до 7500 символов. Теоретически, на такое устройство можно отправить этот текст - его объем чуть больше 7 с половиной тысяч знаков. На дисплее одновременно отображалось максимум 94 символа.
Если денег не было, а выделиться хотелось, то желающие покупали электронные часы, похожие на пейджер, и гордо вешали их на пояс.
По всей стране насчитывались десятки пейджинговых компаний: федеральных операторов не было, а количество региональных сильно отличалось в зависимости от региона.
Качество связи зависело от количества передатчиков у оператора, их мощности и расположения. Например, на Останкинской башне работали передатчики мощностью 350 Ватт и радиусом покрытия 70-80 км. В конце 90-х использовались передатчики Motorola или их отечественные аналоги ЖМ-300. Иногда на них ставили усилители.
Каждый оператор работал на своей частоте. Компания закупала пейджеры, запрограммированные на эту частоту и настраивала на нее передатчики. Либо можно было заказать свободные пейджеры, и потом настроить их на свою частоту. Но этот вариант более долгий, т.к. в основном устройства привозили из Юго-Восточной Азии.
Почти весь рынок разделили между собой 11 крупных компаний : “Мобил-Телеком”, “Вессо-Линк”, “Информ-Экском” и другие. На долю мелких операторов осталось 3% от всего объема клиентов.
По данным Госкомсвязи (ныне Минкомсвязи РФ) за период с 1994 по 1996 год количество абонентов увеличилось в 20 раз, и к началу 1998 года в России пейджинговой связью пользовались около 300 тыс. человек. Более 70% рынка было сосредоточено в Москве и Санкт-Петербурге: в столице пейджерами пользовался 1,1% населения, в Питере - 0,6%. К 2000 году планировалось увеличить число клиентов в три раза. Но этим планам было не суждено сбыться.
В начале нулевых мобильные телефоны начали активно вытеснять пейджеры с российского рынка связи. Еще в 2000 году Децл вещал юному поколению: «Пепси, пейджер, MTV, подключайся!», а в 2005 мобильники были уже у 80% населения. В 2007 году вышел первый iPhone.
О пейджерах забыли.
Пейджеры сегодня
В массовом сознании маленькие черные коробочки давно вытеснили современные смартфоны, но пейджеры до сих пор живы. Ими пользуются сотрудники больниц для экстренной связи, МЧС, МВД, крупных центров обслуживания автомобилей, некоторых АЭС.В Штатах пейджерами пользуются в больницах, службах спасения, полиции – можно сказать, что они вернулись домой после своего шествия по миру. Получив сообщение, доктор стремится в операционную, спасатели - на вызов, сотрудники полиции - на место происшествия.
Сегодня в Москве работают две пейджинговые компании – Телекомт и Информ-Экском . Мы пообщались с человеком, который занимается этим видом связи с 1993 года, и вот что он нам рассказал.
Плотность покрытия пейджинговой вышки больше: она работает там, где не ловит сотовая связь, а шлюзы не так нагружены, поэтому передать экстренное сообщение на пейджер получится быстрее. Устройство не нужно заряжать, только менять батарейку типа ААА примерно раз в месяц.
Частные системы пейджинговой связи полностью подконтрольны заказчику: они созданы под его требования, не зависят ни от сотовых операторов, ни от перегрузок энергетических сетей и могут долго работать при отсутствии централизованного энергообеспечения.
Сегодня пейджинговая связь дешевая – ежемесячная абонентская плата начинается от 170 рублей в месяц, при этом деньги со счета украсть невозможно. Цена на сам пейджер колеблется от 700 до 2000 рублей. Все эти преимущества, по мнению оставшихся пейджинговых операторов, не дадут окончательно вытеснить пейджеры с рынка.