Мир до мобильной связи: пейджеры. Функциональная схема пейджера
Охрана транспортного средства до сих пор является актуальной проблемой, несмотря на большое количество противоугонных устройств имеющихся на рынке. Срабатывание сигнализации не дает хозяину практически никаких преимуществ по сравнению с автомобилями без сигнализации, так как окружающие люди ни как не реагируют на вой сирены, а хозяин может быть достаточно далеко.
Выходом из этого положения может быть использование пейджера, который находится в кармане у хозяина, и в случае взлома автомобиля просигнализирует об этом, не создавая лишнего шума. И еще одно преимущество пейджера в том что, угонщик не подозревает о передатчике который находится в автомобиле, значит существует возможность направленной антенной, найти угнанную автомашину.
Для охраны автомобилей выделена частота 26945кГц. Но для того чтобы была возможность распознать именно ваш работающий передатчик, необходимо кодировать радиосигнал. Микросхемы используемые в данной конструкции МС145026-кодер и МС145028-декодер позволяют сформировать 19683 различных комбинаций только при использовании одной рабочей частоты внутреннего генератора микросхемы.
Изменяя частоту этого генератора для разных экземпляров устройства, можно еще больше увеличить количество кодовых комбинаций.
Пейджер представляет собой приемник с декодером импульсной последовательности, на котором перемычками устанавливается код присущий вашему автомобилю, и звуковой сигнализатор, включающийся при совпадении кода с передатчика.
Сигнал излучается из автомобиля передатчиком, который включается датчиком качения в случае попытки угона, и представляет собой также частотно модулированную импульсную последовательность с тем же кодом что и приемник. Передатчик включается на несколько секунд при срабатывании датчика, если возмущение прекращается передатчик также выключается.
Схема передатчика изображена на Рис 1. На микросхеме D1, микроамперметре РА1, R1-R4,C1,C2 собран датчик качения, при изменении положения кузова, а следовательно и микроамперметра на выходе компаратора появляются нулевые импульсы которые устанавливают RS триггер собранный на микросхеме D2.3.D2.4. Единичный уровень с 10 ножки D2.3 откроет транзистор VT6 а следовательно и VT5, передатчик включится.
Напряжение логического нуля с 11 выхода микросхемы D2.4 поступит на разрешающий вход кодера, а также на вход R счетчика D3.1, счетчик выйдет из режима сброса и начнет считать импульсы с генератора D2.1.D2.2. С появлением единицы на 6 ножке счетчика, откроется транзистор VT1 и сбросит RS триггер в первоначальное состояние, а также сбросит счетчик.
Предоставляю вам схему передатчика (пейджера) на 200 метров для простого сигнализатора.
Для испытаний был взят в рыболовном магазине сигнализатор, на фото ниже
Работает на простой кроне,как и во всех таких сигнализаторах снизу есть гнездо для подключения дополнительного оборудования, с этого выхода при поклевке подается небольшой ток.
Схему для пейджера я взял эту
Только ее я немного переделал смотрите ниже
Правда потом переделал плату как раз под корпус,поставил светодиоды,вибро-моторчик и пищалку.Сделал два режима: 1-светодиод и вибрация(работают постоянно) ;
2-светодиод,вибрация и пищалка
Вот как все поместилось в корпус (приемника)
А вот так получился передатчик
Схема приемника
На схеме приемника вывод к микроконтроллеру нужно подбирать пробным путем
Схема передатчика
Питание для схемы нужно от 3-х до 5 вольт если больше 5 вольт можно все спалить нахрен,стал думать какую батарейку поставить и надумал поставить маленькую как в сигналках для передатчика и крону для приемника.
Правда они 12 и 9 вольт,поэтому пришлось ставить стабилизатор напряжения,он с 12 вольт выдает 3,2 вольта,что как раз кстате
Правда название его уже точно не помню,но в радио магазине можно обяснить продавцу что именно нужно.
Еще для эксперемента был выведен еще одно гнездо
Подключил я его прим к динамику
Как мы знаем при поклевке сигнализатор издает звуковой сигнал и еще в течении 10-20 секунд горит светодиод,так вот на стандартное гнездо во время поклевки подается небольшой ток,НО он подается на него все время пока мигает или горит светодиод 10-20 секунд,вроде бы ничего страшного и этим можно пренебречь,главное что бы он сообщил нам что была поклевка.
Но я пошел немного дальше,я подсоединил к динамику еще 2 провода и вывел отдельное гнездо(на фото выше)
Может в дальнейшем сделаю его внутри корпуса,но пока и так сойдет. И теперь если будет ложная поклевка то наш передатчик передаст только пару пиков и все, а не будет пищать 20 секунд. А если клюнет так клюнет,то передатчик будет передавать столько же пиков как и сигнализатор.
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.
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
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.