Radiotrasmissioni per sistemi di allarme

Evoluzione della tecnologia senza fili

trasmissione-radioLa trasmissione via radio, già utilizzata per altre note forme di comunicazioni, si è rivelata particolarmente utile nelle applicazioni a bassa potenza – SRD Short Range Devices – oggi normalizzate a livello europeo, per via dell’ottimo rapporto qualità/prezzo ottenibile con l’adozione di appositi componenti elettronici evoluti.

Nonostante alcuni aspetti negativi (possibilità di interferenze) la soluzione SRD costituisce il miglior mezzo di comunicazione via etere in interni: permette di superare ostacoli fisici e di trasmettere codici ad alta velocità, il tutto con consumi energetici ridottissimi e potenze ben lontane dal poter creare inquinamento elettromagnetico.


SRD – Short Range Devices

Considerazioni generali

supervisioneL’esigenza principale di un sistema di allarme senza fili è quella di poter inviare e ricevere segnali radio riconoscibili con certezza, fino alla distanza utile allo scopo. In questo modo il rivelatore senza fili trasmette l’allarme alla centrale, questa lo riconosce e trasmette a sua volta il comando di attuazione ai mezzi di allarme.  Parimenti il telecomando trasmette alla centrale i segnali di attivato e disattivato.
Queste operazioni riescono più o meno bene in funzione della tecnologia utilizzata e della qualità del prodotto: entrambi i fattori sono indispensabili alla realizzazione di un buon sistema senza fili.

Principalmente per motivi di consumo energetico i trasmettitori radio utilizzabili sono del tipo definito “a bassa potenza”, funzionano a pila e non creano inquinamento elettromagnetico apprezzabile.  La produzione di tali apparecchi è regolamentata da apposite norme europee (R&TTE ) e da “piani di distribuzione delle frequenze”, non sempre armonizzati fra tutti gli Stati.  Anche considerati i limiti imposti dalle Norme, un sistema ben progettato raggiungerà comunque distanze utili al sistema. Da questo punto di vista le centrali Guard® sono tra le più performanti in Italia trasmettono e ricevono per centinaia di metri in campo aperto.


Principali elementi tecnici di un trasmettitore SRD

La frequenza portante

Essa è il supporto elettromagnetico che permette di stabilire un collegamento radio (link) fra un trasmettitore ed un ricevitore. Per evitare collisioni e/o interferenze fra sistemi radio diversi, esiste il citato “piano di ripartizione delle frequenze”, sia a livello nazionale che internazionale.
Per i sistemi di allarme sono state normalizzate a livello CEE due bande di frequenza (intorno ai 433 MHz e 868MHz).  Frequenze diverse comportano caratteristiche diverse di penetrazione attraverso ostacoli e di riflessione, quindi di portata utile a parità di potenza emessa: per questo alla frequenza 868, nei canali destinati ad allarmi generici è possibile trasmettere fino a 25mW di potenza. Differenti frequenze comportano forme e dimensioni diverse delle antenne e soluzioni tecniche diverse per i relativi ricevitori.


Una soluzione innovativa con uso contemporaneo di frequenze: tecnologia Frequenze Guard®

multi-frequenzaSiccome la legge permette l’utilizzo delle bande di frequenza sopracitate, è evidente anche per i profani che l’utilizzo contemporaneo di più frequenze garantisce maggiormente la ricezione dell’informazione, quindi aumenta la sicurezza del sistema, perchè:

  1. Più trasmissioni aumentano le possibilità di efficace collegamento radio.
  2. Due frequenze portanti così lontane devono essere prodotte da due dispositivi “diversi” che non esistono normalmente in commercio: la segnalazione antidisturbo (antiscanner), presente nelle centrali evolute, entra in azione con maggior precisione, solo quando entrambe le frequenze sono disturbate: ciò non può accadere per caso, ma solo per tentativi tecnicamente evoluti di manomissione del sistema.

Due falsi miti: la bidirezionalità e l’impiego di frequenze in libera vendita

Sistemi bidirezionali.

bidirezionaleNei sistemi radio alcuni o tutti i componenti possono essere bidirezionali, cioè ricetrasmittenti, con conseguente aumento di costo e di consumo di corrente, quindi ridotta autonomia o pile più grandi. Questo è giustificato in alcuni casi, ad esempio centrale-tastiera di comando (si ottiene di avere conferma di inserito/disinserito sulla tastiera, nonché avere immediatamente sulla tastiera i vari allarmi con sistema parzialmente inserito) oppure centrale-sirena (si ottiene che, manomettendo la sirena, si allerta tutto il sistema).
Il fatto di avere tutti i componenti bidirezionali invece costituisce soltanto un aumento di costo, poiché , se è vero che in questo modo la centrale può interrogare spesso lo stato di ogni rivelatore e riceverne risposta (collisioni a parte), qualora l’interrogazione non giunga o non giunga la risposta otteniamo solo una segnalazione di link interrotto, quindi disturbi radio, che sono già segnalati dal dispositivo antiscanner della centrale.  Ne consegue che avremo molte segnalazioni di presenza di disturbi senza sapere cosa farne (impensabile far suonare le sirene!). Dove non è necessaria la bidirezionalità, la Guard® ha adottato un sistema di supervisione a tempi prestabiliti ed impostabili.

Un sistema a più frequenze invece risolve il problema alla radice, non considerando l’esistenza o meno di disturbi su una banda in quanto vengono bypassati dalla trasmissione sull’ altra, ottenendo il risultato primario di stabilire il link, invece di segnalarne semplicemente l’impossibilità di farlo !

Frequenze acquisite per contratto.

Ogni singolo stato UE si riserva di vendere uno o più canali su alcune bande ad alcuni clienti (taxi, TIR, Aziende). In Italia tali bande sono intorno ai 27-30MHZ. Premesso che a queste frequenze le caratteristiche di prodotto sono molto diverse (antenne in ferrite ed altri importanti componenti) e comportano maggiori dimensioni dell’apparecchio e forse maggiori costi a parità di potenza, resta il fatto che eventuali malintenzionati possono facilmente acquisire in commercio trasmettitori a frequenza variabile che coprono tutte queste bande e permettono potenze notevoli, ben superiori a quelle di un dispositivo di allarme. Ne consegue che anche questi sistemi possono essere disturbati esattamente come gli altri a frequenze più alte.


Modulazione di ampiezza o di frequenza

Ogni fabbricante vanta la propria soluzione tecnica di trasmissione come fosse l’unica a funzionare: in realtà, nei moderni sistemi di allarme, entrambe le modalità di trasmissione danno luogo ad un codice di tipo digitale, che è il mezzo più veloce e sicuro per trasmettere pochi, brevi e semplici segnali che sono quelli tipici degli allarmi radio (vedere oltre).
Siccome non parliamo di trasmissione musicale in stereofonia, dove la qualità di una semicroma può essere fondamentale, per ottenere una buona codifica ed altrettanto buona decodifica in ricezione entrambi i sistemi sono ampiamente sufficienti ed affidabili, purchè la qualità dei componenti elettronici utilizzati nei circuiti sia elevata e soprattutto stabile nel tempo.
Per la sua semplicità costruttiva, ottenere ottima qualità e stabilità in temperatura e nel tempo è più semplice modulando in ampiezza, che, nel caso degli allarmi, di solito si riduce a “modulare” una ampiezza massima (segnale binario equivalente =1) contro un’ampiezza zero (segnale binario equivalente = 0), quindi in sostanza ad interrompere per tempi brevissimi la portante (c’è segnale = 1; non c’è segnale = 0). Ottenere questo modulando in frequenza è appena più complesso in fase di demodulazione, ma non migliora né portata ne intelligibilità del segnale stesso.

Ampiezza di banda dei ricevitori

Per definizione ogni “banda” di frequenza può essere divisa in “canali”: ad esempio la banda che va da 868MHz (868.000.000 Hertz) a 869 MHz (869.000.000 Hertz) può essere divisa in 10 canali da 100 KHz (=100.000) oppure in 50 canali da 20 KHz o in 100 da 10 KHz.
Più piccolo è il singolo “canale” più precisa dovrà essere la trasmissione. Più piccola sarà la “larghezza di banda” del ricevitore, meno saranno i disturbi che esso riceverà da trasmissioni parallele non esattamente centrate sulla propria “banda passante”.
Mediamente la banda passante dei ricevitori utilizzati nei sistemi di allarme è di questo tenore: ricevitori superreattivi 900-1600Hz; ricevitori quarzati 400-600Hz. Ovvio che quelli quarzati sono migliori per selettività di banda, quindi consentono migliori portate e minimi disturbi da filtrare. Esistono ricevitori ancora migliori, precisissimi, ma normalmente il loro costo non è giustificato in apparecchiature di questo tipo.

La codifica dei segnali – Il codice digitale

Appare ovvio che ogni impianto di allarme deve avere un elemento di distinzione da altri impianti vicini. Parimenti, in ogni impianto, i vari segnali di allarme, tamper, inserito, disinserito eccetera, devono poter essere distinti e riconoscibili con la massima precisione.
E’ quindi necessario che ogni segnale radio emesso da ogni singolo trasmettitore sia perfettamente identificabile: questo comporta un sistema di codifica, che deve essere tanto più evoluto quanto più sono i segnali in gioco. Un codice digitale si compone di un certo numero di bit, che possono essere pre-programmati in fabbrica oppure programmabili tramite microinterruttori. Il totale delle combinazioni ottenibili è pari a 2 elevato a potenza di valore numerico pari a quello del numero dei bit di quel codice: ad esempio i mai dimenticati coder/decoder MM53200 National, utilizzati per anni in tutti i radiocomandi, permettevano un codice a 12 bit, pertanto 2 elevato a 12 = 4.096 combinazioni.
Appare chiaro che maggiori sono le possibili combinazioni di un codice, maggiori sono le diverse informazioni che potrò trasmettere e maggiore sarà il numero di apparecchi che potrò inserire in un sistema. Trattandosi di trasmissione in etere, maggiori saranno le possibilità di installare sistemi simili vicini fra loro, cioè in portata radio comune, senza timore di interferenze fra sistemi.

La struttura di un codice digitale

CriptatoOvviamente un codice è più sicuro quanto maggiori sono i BIT di cui è composto. Parimenti la sua trasmissione è più sicura quanto più selettivo e sensibile è il ricevitore.

Queste due caratteristiche tecniche fanno sì che, anche in presenza di disturbi o attenuazioni, la qualità del ricevitore permette la ricostruzione integrale del codice trasmesso. Qualora il disturbo sia tale da confondere totalmente il codice deve intervenire il dispositivo di controllo di ricezione, che sentirà segnali non riconoscibili, quindi attiverà un allarme disturbi radio (antiscanner): se la trasmissione è DualBand, con antiscanner in AND, occorrerà avere disturbi contemporanei e duraturi su entrambe le frequenze per trovarsi in condizione di allarme disturbi radio. Se restiamo nel legale, questo non può avvenire poiché la norma dispone un duty cycle dell’1% sulla banda 868MHz, quindi è ragionevole pensare che un contemporaneo disturbo duraturo sulle due bande sia provocato ad arte, quindi giustamente suscettibile di dare un allarme. Un opportuno uso delle pause di trasmissione permette la ricezione contemporanea di 2 codici diversi, migliorando la ricezione e limitando la collisione di segnali.


Tecnologia Frequenze GUARD®

Fatte queste doverose premesse ci teniamo a precisare che la maggior parte della produzione Guard® adotta trasmissione controllata al quarzo, ricezione controllata al quarzo, a banda stretta e doppia conversione, il tutto su più frequenze contemporanee. I codici scambiati nell’ etere sono di tipo criptato ad un elevato numero di bit.
Ovviamente ciò comporta una maggiore sicurezza ed una migliore performance di tutto il sistema.

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