Мобильная аппаратная система подвижной связи с повышенной защитой от воздействия помех
MOBILE HARDWARE SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION WITH INCREASED PROTECTION AGAINST INTERFERENCE

Устройство относится к системам многоканальной радиосвязи и может быть использовано в многоканальных системах связи.
H04J 11/00, H04Q 11/00
Известна многоканальная система связи, описанная в патенте РФ № 2103827 . Недостатком устройства является отсутствие возможности анализа качества обмена информацией в каналах связи, и, соответственно, проведение обработки информации независимо от степени подавления помехой каналов связи.
H04W 4/00, H04B 7/02
Известна многоканальная система радиосвязи, описанная в патенте РФ № 120305 . Недостатком устройства является отсутствие возможности анализа качества обмена информацией в каналах связи, и, соответственно, проведение обработки информации независимо от степени подавления помехой каналов связи.
H04J 3/24
Известна многоканальная цифровая система передачи и приема информации, описанная в патенте РФ №2013012 . Недостатком устройства является отсутствие возможности анализа качества обмена информацией в каналах связи, и, соответственно, проведение обработки информации независимо от степени подавления помехой каналов связи.
H04L 25/30
Известно многоканальное устройство приемопередачи данных, описанное в патенте РФ №2209524 . Недостатком устройства является отсутствие возможности анализа качества обмена информацией в каналах связи, и, соответственно, проведение обработки информации независимо от степени подавления помехой каналов связи.
H04J 11/00
Известна многоканальная система связи, описанная в патенте РФ № 2194365 . Недостатком устройства является отсутствие возможности анализа качества обмена информацией в каналах связи, и, соответственно, проведение обработки информации независимо от степени подавления помехой каналов связи.
H04L 25/00
Известна многоканальная система связи, описанная в патенте РФ №2173941 . Недостатком устройства является отсутствие возможности анализа качества обмена информацией в каналах связи, и, соответственно, проведение обработки информации независимо от степени подавления помехой каналов связи.
H04B 1/10
Известно многоканальное приемное устройство, описанное в патенте РФ №2099869 , недостатком которого является недостаточно высокая защита от помех.
H04L 29/02, H04L 27/38
Известно многоканальное устройство предварительной обработки сигналов, описанное в патенте РФ № 160255 . Недостатком устройства является отсутствие возможности анализа качества обмена информацией в каналах связи, и, соответственно, проведение обработки информации независимо от степени подавления помехой каналов связи.
H04B 7/26
Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому устройству является мобильная аппаратная системы подвижной связи (СПСв), описанная в патенте РФ № 2601124 , принятая за прототип.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства-прототипа, где обозначено:
1 - антенна радиорелейной станции (РРС);
2 - радиорелейная станция РРС;
3 - широкополосный (Шпс) модем;
4 - антенна;
5 - базовая станция (БС) широкополосного беспроводного доступа (ШБД);
6 - антенна УКВ радиостанции (Рст);
7 - УКВ радиостанция подвижной связи;
8 - антенна KB радиостанции;
9 - KB радиостанция;
13 - маршрутизатор;
14 - устройство коммутации;
15 - технологическое автоматизированное рабочее место (АРМ) на базе портативного компьютера (ПК);
16 - навигационный приемник со встроенной антенной;
17 - криптографический маршрутизатор;
18 - многоканальная аппаратура передачи данных (АПД);
19 - блок шифрования;
20 - межсетевой экран;
21 - интерактивный стол;
22 - АРМ должностного лица (ДЛ) на базе ПК;
23 - соединительная линия (СЛ) от внешней автоматической телефонной станции (АТС);
24 - волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) для передачи сигналов группового потока E3 (ВОЛС Е3);
25 - ВОЛС для передачи сигналов группового потока Е1 (ВОЛС Е1);
26 - соединительная линия (СЛ) для передачи сигналов группового потока Е1 (СЛ Е1);
27 - проводная линия Ethernet;
28 - проводная линия связи (ПЛС) xDSL;
29 - блок кабельного ввода;
30 - комбинированный мультиплексор;
31 - малогабаритный принтер;
32 - коммутатор IP-телефонии;
33 - третий телефонный аппарат (ТА) автоматической телефонной связи (АТСв);
34 - четвертый телефонный аппарат АТСв;
35 - первый телефонный аппарат АТСв;
36 - второй телефонный аппарат АТСв.
Устройство-прототип содержит последовательно соединенные антенну РРС 1, радиорелейную станцию 2, широкополосный модем 3, выход-вход которого соединен с первым входом-выходом маршрутизатора 13. Последовательно соединенные антенну 4 и базовую станцию широкополосного беспроводного доступа 5, выход-вход которой соединен со вторым входом-выходом маршрутизатора 13. При этом выходы-входы соединительной линии 23, волоконно-оптической линии связи 24, ВОЛС для передачи сигналов группового потока Е1 25, соединительной линии 26, проводной линии Ethernet 27 и проводной линия связи xDSL 28 соединены с первого по шестой входами-выходами блока кабельного ввода 29 соответственно. Седьмой выход-вход блока кабельного ввода 29 соединен с входом-выходом комбинированного мультиплексора 30, выход-вход которого соединен с седьмым входом маршрутизатора 13. Выходы-входы третьего 33 и четвертого 34 телефонных аппаратов АТСв соединены с пятым и шестым входами-выходами маршрутизатора 13 соответственно. Выход навигационного приемника со встроенной антенной 16 соединен с входом АРМ 15, выход-вход которого соединен с третьим входом-выходом маршрутизатора 13, третий выход-вход которого через криптографический маршрутизатор 17 соединен с первым входом-выходом межсетевого экрана 20, второй и третий входы-выходы которого соединены соответственно с выходами-входами интерактивного стола 21 и АРМ должностного лица 22, выход которого соединен с входом малогабаритного принтера 31.
Последовательно соединенные антенну УКВ радиостанции 6 и УКВ радиостанцию 7, выход-вход которой соединен с первым входом-выходом устройства коммутации 14, первый выход-вход которого соединен с первым входом-выходом многоканальной аппаратуры передачи данных 18. Последовательно соединенные антенну KB радиостанции 8 и радиостанцию КВ 9, выход-вход которой соединен со вторым входом-выходом устройства коммутации 14. Второй выход-вход устройства коммутации 14 соединен с первым входом-выходом блока шифрования 19. Вторые выходы-входы многоканальной аппаратуры передачи данных 18 и блока шифрования 19 соединены с четвертым и пятым входами-выходами межсетевого экрана 20 соответственно. Выходы-входы первого 35 и второго 36 телефонных аппаратов АТСв соединены с первым и вторым входами-выходами коммутатора IP-телефонии 32, третий выход-вход которого соединен с шестым входом-выходом межсетевого экрана 20.
Все соединения между блоками являются двунаправленными, кроме соединений между навигационным приемником с встроенной антенной 16 и технологическим АРМ на базе ПК 15, а также между АРМ ДЛ на базе ПК 22 и малогабаритным принтером 31.
Устройство-прототип работает следующим образом.
Радиорелейная станция 2 предназначена для построения многопролетных цифровых радиорелейных линий связи.
Она основана на использовании технологии DS-CDMA (Digital Signal-Code Division Multiple Access - многостанционный доступ с кодовым разделением сигналов) и предназначена для обеспечения работы в полевых условиях на стоянке автономно или во взаимодействии с другими аналогичными станциями. При этом может быть организовано несколько радиорелейных направлений связи, одно направление широкополосного беспроводного доступа (ШБД) и обеспечена работа в сети по технологии STM-1. По каждому из радиорелейных направлений может быть обеспечена передача нескольких цифровых потоков Е1 и E3, а также передача информации в сети Ethernet со скоростью обмена до 100 Мбит/с. РРС 2 может работать в оконечном режиме, режиме ретрансляции и в режиме организации ШБД. В оконечном режиме РРС 2может работать одновременно в нескольких направлениях связи. Для работы в каждом из направлений связи из состава РРС 2 используется один комплект радиорелейного оборудования в составе: антенна РРС 1, одно или два приемопередающих устройства и модуль доступа. В одном направлении с помощью одного модуля доступа может быть образовано: один цифровой поток STM-1 и поток Ethernet или три потока E3 и поток Ethernet с возможностью выделения из одного потока E3 нескольких потоков Е1. РРС 2 совместно с антенной РРС 1, установленной на мачте, предназначена для работы в много интервальных цифровых радиорелейных линиях связи для передачи цифровых потоков информации в двух диапазонах частот:390-645 МГц и 3950-4200 МГц.
Режим организации ШБД обеспечивается базовой станцией ШБД типа WiMIC-2000B, которая включается в состав РРС 2, и может совмещаться с режимом ретрансляции или оконечным режимом.
Для обеспечения радиорелейной связи в диапазоне 390-645 МГц может быть использована синфазная решетка, которая представляет собой Z-образную антенну, состоящую из четырех Z-излучателей, выполненных из труб алюминиевого сплава, плоского рефлектора и делителя мощности. Она предназначена для направленного излучения и направленного приема сигналов в указанном диапазоне частот. В качестве антенны РРС 1 для работы РРС 2 в диапазоне 3950-4200 МГц может быть использована параболическая антенна с диаметром зеркала 1,5 м.
Широкополосный модем 3 предназначен для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму и сопряжения канального оборудования РРС 2 с маршрутизатором 13 и устройством коммутации 14 каналов.
Маршрутизатор 13 предназначен для передачи пакетов между сетями радиорелейной и радиосвязи в соответствии с конкретными протокольными стеками. Маршрутизатор 13 обеспечивает маршрутизацию и передачу трафика по стыку Ethernet по каналам упомянутых сетей, а также прием и передачу трафика из внешней сети связи общего пользования. В качестве маршрутизатора 13 может быть использован маршрутизатор фирмы «NETRIX» типа IP Network  Exchange 2210.
Базовая станция ШБД 5 совместно с антенной 4 относятся к системе ШБД, основанной на рекомендации IEEE 802.16-2004, обеспечивающей работу в диапазоне сверхвысоких частот с пропускной способностью до 30 Мбит/с и передачу цифровых потоков информации по интерфейсу Ethernet. Эта система предназначена для построения беспроводных сетей для корпоративных пользователей, создания операторских сетей высокоскоростного доступа в Интернет, подключения точек доступа сетей WiFi, организации и видеонаблюдения, и услуг телефонии (на основе VoIP), организации временных передвижных беспроводных сетей для служб оперативного реагирования. БС ШБД 5 включает в себя выносные приемопередатчики, состоящие из модуля доступа, блока модема, приемопередающих модулей и секторных антенн 4. В качестве такой радиостанции может быть использована радиостанция типа Р-168МРА. Эта радиостанция предназначена для построения высокоскоростных радиосетей и пакетной радиосвязи с использованием принципа временного разделения приема, передачи, уплотнения информации и обеспечения радиодоступа в СВЧ диапазоне при различной скорости передачи информации. В состав рабочего комплекта радиостанции входят блок приемопередатчика, блок усилителя мощности и ненаправленная бортовая антенна.
Комбинированный мультиплексор 30 предназначен для образования одной двух канальной ВОЛС с групповой скоростью 34368 кбит/с путем объединения нескольких цифровых потоков Е1 в групповой поток E3 и одной ВОЛС с групповой скоростью передачи 2048 кбит/с. Комбинированный мультиплексор 30 представляет собой интегрированную платформу, сочетающую в себе функции мультиплексирования сигналов всех ступеней PDH, Ethernet, сигналов оборудования спектрального мультиплексирования (CWDM), оборудования для организации линейных трактов по волоконно-оптическому кабелю связи и оборудования выделения каналов. Он содержит в себе системные и интерфейсные блоки, включая блок контроля со встроенным ЖКИ дисплеем, осуществляющий контроль и управление маршрутизатором, блок мультиплексора, обеспечивающий преобразование нескольких компонентных сигналов Е1 в агрегатный сигнал E3, блок линейный оптический, обеспечивающий преобразование сигнала E3 в линейный оптический сигнал, и электронный коммутатор компонентных сигналов Е1, который осуществляет мультиплексирование потоков Е1 в E3 (выполняется программно) и коммутацию канальных интервалов в Е1 (выполняется программно). Комбинированный мультиплексор 30 осуществляет функции ввода/вывода информации и поддерживает интерфейсы, включающие в себя спектральное уплотнение оптических каналов (CWDM), Е1 и E3 с оптическими и электрическими выходами, Ethernet 10/100 Base-T, передачу данных (V35, V36), ОЦК иRS-232.
Блок кабельного ввода 29 содержит присоединительные и коммутационные элементы, к которым с помощью кабельных разъемов подключаются соединительная линия от внешней АТС, ВОЛС E3 24, и ВОЛС Е1 25, СЛ Е1 26, ПЛС хDSL 28. Он предназначен для распределения информационных и управляющих цепей на аппаратуру и оборудование, а также устройства и блоки, установленные в мобильной аппаратной СПС. Конструктивно блок кабельного ввода 29 выполнен в соответствии с отраслевым стандартом на такие устройства, на панели которого установлены присоединительные разъемы с соответствующей распайкой пар подключенных кабелей связи.
УКВ Рст 7 подвижной связи содержит микро-ЭВМ, приемовозбудитель, блок приемопередатчика, блок управления, коммутации и сопряжения, пульт управления и внешний пульт управления, который может быть вынесен на расстояние до десяти метров. Работой всех составных частей радиостанции управляет через последовательную магистраль ввода/вывода микро-ЭВМ, которая получает команды от оператора через органы управления радиостанцией и выдает все необходимые сообщения на органы индикации, размещенные на лицевой панели. УКВ Рст 7 является приемопередающей с частотной модуляцией (ЧМ) станцией средней мощности, предназначенной для обеспечения беспоисковой, бесподстроечной радиосвязи между наземными подвижными объектами на стоянке и в движении. УКВ Рст 7 обеспечивает следующие виды работ: телефон, слуховой тональный телеграф и цифровую сигнально-кодовую связь. В качестве такой радиостанции может быть использована радиостанция УКВ диапазона Р-169 ВМ из комплекса технических средств Р-169.
В качестве антенны УKB Рст 6 может быть использована четырехметровая штыревая антенна, устанавливаемая на кузове аппаратной.
Возимая KB Рст 9 содержит приемопередатчик, к которому подключен KB радиомодем и антенное согласующее устройство, к которому присоединена антенна KB Рст 8.
KB Рст 8 обеспечивает образование одного симплексного радиоканала для работы в KB радиосетях, ведение двусторонней связи в режиме фиксированных частот с аналогичными радиостанциями и работу в помехоустойчивых режимах с однотипными радиостанциями. Она предназначена также для образования одного радиоканала с однополосной модуляцией. При этом обеспечивается симплекс или двухчастотный симплекс на одном из восьми заранее подготовленных каналов, псевдослучайная перестройка рабочей частоты (ППРЧ), автоматизированная адаптивная радиосвязь в диапазоне частот от 1,5 до 30,0 МГц, сканирующий прием на восьми заранее подготовленных частотах, ручная и автоматизированная запись радиоданных, передача и прием циркулярного, адресного и тонального вызова, дежурный прием, управление от внешней ЭВМ по стыку RS-232C и автоматизированный контроль исправности элементов радиостанции.
В качестве антенны KB Рст 8 может быть использована четырехметровая штыревая антенна типа АШ-4. При работе мобильной аппаратной на стоянке возможно применение также антенны типа «Диполь» для увеличения дальности обеспечиваемой KB радиосвязи.
ПК технологического АРМ на базе ПК 15 и АРМ ДЛ на базе ПК 22 содержат системный блок, состоящий из материнской платы, на которой размещены микропроцессор, системная магистраль (шина) типа ISA/PCI, ОЗУ, перепрограммируемое ПЗУ и контроллер клавиатуры, адаптера монитора, адаптера портов, контроллера дисков, контроллера дополнительных устройств, жесткого магнитного диска, дисковода для подключения гибкого магнитного диска, системное программное обеспечение (ПО) и прикладное ПО, поставляемые на накопителе на жестком магнитном диске, платы аудио ввода-вывода, платы видео ввода-вывода и платы Ethernet, а также содержит дисплей с плазменным экраном, стандартную клавиатуру и графический манипулятор типа «мышь». В качестве ПК технологического АРМ на базе ПК 15 и АРМ ДЛ на базе ПК 22 может быть использована персональная электронная вычислительная машина (ПЭВМ) типа ЕС-1866, которая представляет собой многофункциональный терминал, дополненный аппаратными и программными средствами навигации, связи и передачи данных. Конструктивно ПЭВМ типа ЕС-1866 представляет собой переносной защищенный компьютер типа «Notebook», установленный на амортизационной раме с целью исключения его перемещения при нахождении аппаратной в движении.
Технологическое АРМ на базе ПК 15 предназначено для управления работой технических средств (аппаратуры и оборудования) мобильной аппаратной СПСв, коммутации и распределения принятых каналов и цифровых потоков, организации обмена информацией и данными с взаимодействующими станциями. При этом оператор с помощью ПК технологического АРМ на базе ПК 15 обеспечивает:
1) ввод, хранение и отображение информации;
2) обмен информацией с взаимодействующими АРМ по сети обмена данными;
3) сбор, обобщение и отображение информации о состоянии связей, каналов и аппаратуры аппаратной;
4) дистанционное управление аппаратурой из состава аппаратной в объеме возможностей, предусмотренных в аппаратуре;
5) решение информационных и расчетных задач по организации направлений обмена информацией и каналов связи;
6) информационно-функциональное взаимодействие с навигационной аппаратурой (навигационным приемником ГЛОНАСС/GPS, включая автоматический прием данных по определению координат своего местоположения и ввод их в память своего портативного компьютера).
Для выполнения указанных функций в составе ПК технологического АРМ на базе ПК 15 имеется функциональное прикладное обеспечение.
Навигационный приемник со встроенной антенной 16 предназначен для определения координат местоположения и дирекционного (азимутального) угла продольной оси подвижного объекта, в кузове которого смонтированы аппаратура и оборудование мобильной аппаратной системы подвижной связи. Принцип действия навигационного приемника со встроенной антенной 16 основан на комплексной обработке информации, поступающей от автономной навигационной системы геомагнитного типа и приемника спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС/GPS.
Криптографический маршрутизатор 17 представляет собой коммутирующий криптографический маршрутизатор, который обеспечивает образование цифровых потоков с различной скоростью передачи информации. Он имеет модульную конструкцию и содержит абонентский блок, коммутирующий и сетевой блоки.
В качестве устройства защиты передаваемой по каналам связи информации в составе криптографического маршрутизатора 17 использован шифратор данных, передаваемых в сети TCP/IP «Крипто-TCP/IP». Указанный шифратор данных представляет собой программно-аппаратный комплекс, выполненный на основе ПЭВМ типа IBM PC 486, Pentium и оборудованный устройством touch-memory для предотвращения несанкционированной загрузки операционной системы. Комплекс обеспечивает шифрование данных и аутентификацию с проверкой целостности передаваемой информации. Программно-аппаратный комплекс работает под управлением операционной системы FreeBSD и обеспечивает скорость обмена 10Мбит/с. В качестве сетевого интерфейса применяется протокол Ethernet. Криптографический маршрутизатор 17 обрабатывает адреса всех входящих данных, кодирует соответствующие адреса в сигналы и посылает соответственно адресованные данные по каналам и линиям связи, образованным средствами собственно мобильной аппаратной СПСв и внешними средствами связи.
В качестве криптографического маршрутизатора 17 может быть использован также маршрутизатор, содержащий набор сетевых модулей серии CISCO 2801, которые используются в качестве маршрутизаторов/серверов доступа и единых платформ со встроенными оптоволоконными модемами и модемами типа HDSL.
Устройство коммутации 14 представляет собой автоматический коммутатор каналов, выполненный в виде матрицы, имеющей N входов и N выходов. При этом обеспечивается полнодоступная коммутация любого из N входов на любой из N выходов. Устройство коммутации 14 предназначено для распределения через межсетевой экран 20 каналов, образованных УКВ Рст 7 и KB Рст 9, на оконечные средства потребителей.
Многоканальная АПД 18 обеспечивает работу по радиорелейным и проводным каналам связи, KB и УКВ радиоканалам, образование соответствующих канальных интерфейсов с различными стыками. Аппаратура обеспечивает распределение и помехозащищенную передачу данных, автоматическое распределение сообщений между каналами связи и оконечным оборудованием данных (ООД), обмен данными с использованием принципов коммутации пакетов и сообщений, дистанционное управление с пульта, ООД или по каналу связи. С ООД аппаратура обеспечивает работу по стыку RS-232. Многоканальная АПД 18 содержит автоматический коммутатор пакетов (АКП), преобразователь сигналов, универсальный многофункциональный канальный блок, состоящий из устройства защиты от ошибок и устройства преобразования сигналов, фильтров абонентского, линейного и защитного, пульта дистанционного управления. В основу функционирования АПД заложены программно-аппаратные принципы. При этом АПД обеспечивает прием с ООД или канала информационных и служебных сообщений, шифрование и расшифровывание обрабатываемых пакетов, приоритетное распределение поступающих в аппаратуру пакетов, локальный контроль функциональных узлов и аппаратуры в целом. В многоканальной АПД 18 реализованы процедура адаптивной маршрутизации, обеспечивающая выбор маршрута выдачи пакета с использованием адресных признаков, указанных в заголовке пакета, и таблицы маршрутов, хранящихся в запоминающем устройстве, а также процедура автоматического формирования и коррекции таблиц маршрутов локальной сети в ЗУ и процедура обнаружения истирания зациклившихся по любым петлевым маршрутам пакетов. Многоканальная АПД 18 обеспечивает возможность работы по телеграфным (ТГ) каналам сети телеграфной связи, а также по каналам коротковолновой (KB) и УКВ радиостанций, по каналам тональной частоты (ТЧ) и импульсным каналам, образованным проводными и радиорелейными средствами связи, по коммутируемым каналам сети телефонной связи и по физическим линиям связи, образованным полевым кабелем типа П-274М.
Блок шифрования 19 предназначен для шифрования передаваемой по радиоканалам и проводным линиям связи информации с целью скрытия содержания передаваемых сообщений, защиты от ввода ложной информации и перехвата передаваемых сообщений. Он содержит блок временного уплотнения и разуплотнения, индивидуальный шифратор, входные и выходные согласующие устройства. В качестве такого блока может быть использовано устройство конфиденциальной связи, которое содержит в тракте передачи информации анализатор речепреобразующего устройства, генератор псевдослучайной последовательности, блок наложения шифра, линейный блок (сумматор, цифро-аналоговый преобразователь), а в приемном тракте включает линейный блок (фильтр низкой частоты, аналого-цифровой преобразователь), генератор псевдослучайной последовательности, блок снятия шифра, синтезатор речепреобразующего устройства, а также блок формирования частот.
Межсетевой экран 20 представляет собой средство защиты информации и предназначен для фильтрации трафика, поступающего по каналам связи РРС 2, БС ШБД 5, УКВ Рст 7 и KB РСт 9, а также из внешней сети общего пользования или передающегося во внешнюю сеть в соответствии с выбранными ограничениями по доступу к информации.
Интерактивный стол 21 представляет собой интерактивное, мультимедийное устройство на основе жидкокристаллического (ЖК) дисплея высокого разрешения с сенсорной поверхностью, которое поддерживает одновременную работу за ним нескольких пользователей в режиме multitouch и на которое выводится теле- и видеоинформация, а также графическая информация (электронная карта и др.). В качестве интерактивного стола 21 может быть использован интерактивный стол ActivTable типа SMART ST 442i, который представляет собой интерактивное, мультимедийное устройство на основе 46-дюймового LCD-дисплея высокого разрешения с сенсорной поверхностью, которое поддерживает одновременную работу за ним до шести пользователей в режиме multitouch (12 одновременных касаний). Интерактивный стол 21 конструктивно выполнен с габаритами 1200×752×725 мм, имеет интерфейсы для подключения внешних устройств типа USB×4 и Ethernet.
АРМ ДЛ на базе ПК 22 предназначено для формирования формализованных документов, ведения оперативной телефонной связи и обмена документальной информацией с аналогичными АРМ ДЛ и удаленными абонентами по каналам и трактам развернутых с помощью имеющихся в составе мобильной аппаратной средств радиорелейной и проводной связи, а также радиосвязи.
Малогабаритный принтер 31 предназначен для вывода на печать принятых документальных сообщений, данных о состоянии оборудования аппаратной, принятых команд и сигналов управления. В качестве малогабаритного принтера 31 может быть использован черно-белый принтер типа HP LaserJet 1020 или принтер фирмы Toshiba.
Коммутатор IP-телефонии 32 предназначен для установления соединения и ведения телефонной связи абонентам с первого 35 и второго 36 ТА АТСв. В качестве коммутатора IP-телефонии 32 может быть использован коммутатор типа IP-АТС CT-IP-M 1.4. Коммутатор IP-телефонии 32 обеспечивает автоматическое сопряжение с аналогичными коммутаторами, автоматическую исходящую и входящую связь абонентов с первого 35 и второго 36 ТА АТСв между собой в дуплексном режиме и по радиоканалу в цифровом стандарте.
Первый 35, второй 36, третий 33 и четвертый 34 ТА АТСв являются оконечными устройствами системы АТС. Они предназначены для автоматического набора номера абонентов и ведения телефонной связи по каналам тональной частоты и цифровым каналам, а также по абонентским и соединительным линиям к станциям АТС. В качестве упомянутых выше аппаратов могут быть использованы телефонные аппараты типаАТ-3031 (РГ2.187.096 ТУ) или IP-телефоны фирмы «Ericsson».
Третий 33 и четвертый 34 ТА АТСв предназначены для установления соединения и ведения прямой телефонной связи абонентам непосредственно по образованным каналам радиорелейной связи и радиоканалам.
Соединительные линии от внешней АТС 23 и СЛ Е1 26 могут быть выполнены с использованием полевого распределительного кабеля типа П-269М-1×4+1×2.
ВОЛС E3 24 и ВОЛС E1 25, предназначенные для передачи сигналов соответственно группового потока E3 и Е1 могут быть выполнены с использованием волоконно-оптического кабеля типа ОК-В-М.
Проводная линия Ethernet 27 может быть выполнена с использованием кабеля с медными жилами типа «витая пара».
ПЛС xDSL 28, предназначенная для организации направлений связи по технологи xDSL, может быть выполнена с использованием легкого полевого двух проводного кабеля типа П-274М.
Однако устройство-прототип обладает недостаточно высокой степенью защиты аппаратуры системы связи от помех, что объясняется отсутствием возможности анализа степени подавления каналов связи помехами, и, соответственно, проведением обработки и ретрансляции искаженной информации подсистемой обработки информации, а также работой подсистемы обработки информации с полной нагрузкой независимо от степени подавления каналов связи помехами, что приводит к снижению надежности мобильной аппаратной системы подвижной связи.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение защищенности от воздействия помех и повышение надежности мобильной аппаратной системы подвижной связи.
согласно изобретению
Для решения поставленной задачи в мобильную аппаратную системы подвижной связи с повышенной защитой от воздействия помех, содержащую последовательно соединенные антенну радиорелейной станции (РРС), радиорелейную станцию, широкополосный модем; последовательно соединенные антенну и базовую станцию широкополосного беспроводного доступа (ШБД); последовательно соединенные антенну УКВ радиостанции и УКВ радиостанцию подвижной связи; последовательно соединенные антенну КВ радиостанции, KB радиостанцию, а также навигационный приемник со встроенной антенной, выход которого соединен со входом технологического автоматизированного рабочего места (АРМ), выход-вход которого соединен с третьим входом-выходом маршрутизатора, четвертый выход-вход которого соединен с первым входом-выходом криптографического маршрутизатора, второй выход-вход которого соединен с первым входом-выходом межсетевого экрана, второй вход-выход которого соединен с выходом-входом интерактивного стола, выход-вход АРМ должностного лица соединен с третьим входом-выходом межсетевого экрана, кроме того, третий выход-вход устройства коммутации соединен с первым входом-выходом многоканальной аппаратуры передачи данных, второй выход-вход которой соединен с четвертым входом-выходом межсетевого экрана, пятый вход-выход которого соединен со вторым выходом-входом блока шифрования, первый вход-выход которого соединен с четвертым выходом-входом устройства коммутации, , введены последовательно соединенные шиной блок контроля качества канала связи и блок управления, с первого по четвертый выходы которого соединены с входами соответствующих с первого по четвертый электронных ключей, при этом второй выход-вход широкополосного модема соединен с первым входом блока контроля качества канала связи и первым входом-выходом первого электронного ключа; второй выход-вход базовой станции ШБД соединен со вторым входом блока контроля качества канала связи и первым входом-выходом второго электронного ключа; второй выход-вход УКВ радиостанции подвижной связи соединен с третьим входом блока контроля качества канала связи и первым входом-выходом третьего электронного ключа; второй выход-вход КВ радиостанции 9 соединен с четвертым входом блока контроля качества канала связи и первым входом четвертого электронного ключа; выходы с первого по четвертый блока управления соединены с входами с первого по четвертый электронных ключей соответственно, причем вторые выходы-входы первого и второго электронных ключей соединены соответственно с первым и вторым входами-выходами маршрутизатора, а вторые выходы-входы третьего и четвертого электронных ключей соединены соответственно с первым и вторым входами устройства коммутации.
Функциональная схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 2, где обозначено:
1 - антенна радиорелейной станции (РРС);
2 - радиорелейная станция (РРС);
3 - широкополосный (Шпс) модем;
4 - антенна;
5 - базовая станция (БС) широкополосного беспроводного доступа (ШБД);
6 - антенна УКВ радиостанции (Рст);
7 - УКВ радиостанция (Рст) подвижной связи;
8 - антенна KB радиостанции (Рст);
9 - KB радиостанция (Рст);
10 - блок контроля качества канала связи;
11 - блок управления;
12.1 - 12.4 - с первого по четвертый электронные ключи;
13 - маршрутизатор;
14 - устройство коммутации;
15 - технологическое АРМ на базе портативного компьютера (ПК);
16 - навигационный приемник со встроенной антенной;
17 - криптографический маршрутизатор;
18 - многоканальная аппаратура передачи данных (АПД);
19 - блок шифрования;
20 - межсетевой экран;
21 - интерактивный стол;
22 - АРМ должностного лица (ДЛ) на базе ПК.
Предлагаемое устройство, содержит последовательно соединенные антенну РРС 1, радиорелейную станцию 2, широкополосный модем 3 и первый электронный ключ 12.1, выход-вход которого соединен с первым входом-выходом маршрутизатора 13. Последовательно соединенные антенну 4, базовую станцию ШБД 5 и второй электронный ключ 12.2, выход-вход которого соединен со вторым входом-выходом маршрутизатора 13. Выход навигационного приемника со встроенной антенной 16 соединен с входом технологического АРМ 15, выход-вход которого соединен с третьим входом-выходом маршрутизатора 13, выход-вход которого соединен с входом-выходом криптографического маршрутизатора 17, выход-вход которого соединен с первым входом-выходом межсетевого экрана 20. При этом выход-вход интерактивного стола 21 соединен со вторым входом-выходом межсетевого экрана 20, третий вход-выход которого соединен с выходом-входом АРМ должностного лица 22. Кроме того, последовательно соединенные антенна УКВ радиостанции 6, УКВ радиостанция подвижной связи 7 и третий электронный ключ 12.3, выход которого соединен с первым входом-выходом устройства коммутации 14, третий вход-выход которого соединен с первым выходом-входом многоканальной аппаратуры передачи данных 18. Последовательно соединенные антенна КВ радиостанции 8, KB радиостанция 9 и четвертый ключ 12.4, выход-вход которого соединен со вторым входом-выходом устройства коммутации 14, четвертый вход-выход которого соединен с первым выходом-входом блока шифрования 19. Причем вторые выходы-входы многоканальной аппаратуры передачи данных 18 и блока шифрования 19 соединены с четвертым и пятым входами-выходами межсетевого экрана 20 соответственно. Кроме того, выходы-входы широкополосного модема 3, базовой станции ШБД 5, УКВ радиостанции 7 и КВ радиостанции 9 соединены с первого по четвертый входами-выходами блока контроля качества канала связи 10 соответственно. Выход блока 10 шиной соединен с входом блока управления 11, четыре выхода которого соединены с входами соответствующих электронных ключей 12.1 – 12.4.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Информацию, поступающую в систему с антенны РРС 1 через РРС 2 и ШПС модем 3, с антенны 4 через БС ШБД 5, с антенны УКВ РСт 6 через УКВ Рст 7, с антенны KB Рст 8 через KB Рст 9 подают соответственно на соответствующие входы блока контроля качества канала связи 10 с первого по четвертый.
H04B 17/00
В блоке контроля качества канала связи 10 осуществляют контроль качества канала связи, например, способом, описание которого приведено в патенте RU №2581770, .
Способ характеризуется тем, что на передающей стороне системы связи сообщение кодируют помехоустойчивым кодом, который передают в канал связи.
На приемной стороне системы связи помехоустойчивый код декодируют и при успешном декодировании помехоустойчивого кода по каналу обратной связи передают квитанцию на передающую сторону системы связи. В случае неполучения квитанции на передающей стороне системы связи помехоустойчивый код передают повторно.
На передающей стороне определяют число квитанций, полученных по каналу обратной связи в скользящем окне приема. Оценивают отношение числа принятых и непринятых квитанций к числу переданных помехоустойчивых кодов. Определяют вероятности приема и стирания помехоустойчивого кода в канале связи. Определяют вероятности правильного приема и трансформации помехоустойчивого кода и оценивают качество канала связи.
Полученные квитанции с выходов-входов Шпс модема 3, БС ШБД 5, УКВ РСт 7, КВ Рст 9 подают на соответствующие входы-выходы блока контроля качества канала связи 10, где оценивают качество канала связи – значения вероятности приема информации.
При этом хранятзначения вероятности приема информации в блоке контроля качества канала связи 10. С блока контроля качества канала связи 10 помехоустойчивый код передают на выходы-входы РРС 2 через Шпс модем 3, базовой станции ШБД 5, УКВ радиостанции 7, КВ радиостанции 9, где сообщение кодируют данным помехоустойчивым кодом, и излучают в пространство через соответствующие антенны.
Если используемое значение вероятности приема информации превышает установленное пороговое значение, то соответствующий сигнал с выхода блока контроля качества канала связи 10 подают по шине данных в блок управления 11.
В блоке управления 11, в соответствии с тем какие каналы признаны обеспечивающими заданное качество приема сообщений, формируют управляющие сигналы в цифровой форме и подают их на входы соответствующих с первого 12.1 по четвертый 12.4 электронных ключей.
Блок управления 11 может быть выполнен в виде цифрового устройства, формирующего соответствующие управляющие сигналы.
Электронные ключи с первого 12.1 по четвертый 12.4, на вторые входы которых были поданы управляющие сигналы, находятся в открытом состоянии.
Например, если все электронные ключи с первого 12.1 по четвертый 12.4 открыты, то информация с выхода-входа Шпс модема 3 через первый электронный ключ 12.1 поступает на первый вход-выход маршрутизатора 13. Информация с выхода-входа БС ШБД 5 через второй электронный ключ 12.2 поступает на второй вход-выход маршрутизатора 13. Информация с выхода-входа УКВ РСт 7 через третий электронный ключ 12.1 поступает на первый вход-выход устройства коммутации 14. Информация с выхода-входа КВ РСт 9 через четвертый электронный ключ 12.1 поступает на второй вход-выход устройства коммутации 14.
Дальнейшую обработку информации, поступившей в систему связи, осуществляют способом, который использован в работе устройства-прототипа, описание которого приведено выше на стр. 6 - 15 описания.
Электронные ключи 12.1 - 12.4 с первого по четвертый могут быть выполнены в виде замыкающих или размыкающих электронных ключей. В первом случае на входы электронных ключей 12.1 - 12.4 подают «1» в цифровом виде с соответствующего выхода блока управления 11. В случае если электронные ключи 12.1 - 12.4 выполнены в виде размыкающего электронного ключа, на их входы подают «0» в цифровом виде (см., например, С.Т. Усатенко, Т.К. Каченюк, М.В. Терехова «Выполнение электрических схем по ЕСКД. Справочник». Москва. Издательство стандартов. 1989, стр. 273).
Если в блоке контроля качества канала связи 10 принято решение, что часть каналов не обеспечивают заданное качество приема сообщений, то в этом случае в блоке управления 11, в соответствии с тем какие каналы признаны не обеспечивающими заданное качество приема сообщений, формируют управляющие сигналы в цифровой форме, закрывающие соответствующие электронные ключи.
В этом случае информация, принятая по каналам, не обеспечивающим заданное качество приема сообщений, не поступает далее в систему подвижной связи, и не обрабатывается в соответствующих подсистемах.
Это приводит к тому, что в системе запрещается обработка искаженной информации, при этом снижается нагрузка на подсистему обработки информации и соответственно повышается надежность системы подвижной связи.
Блок контроля качества канала связи 10 и блок управления 11 могут быть выполнены в виде вычислительных устройств, которые могут быть реализованы, например, в виде единого микропроцессорного устройства с соответствующим программным обеспечением, например, процессора серии TMS320VC5416 фирмы Texas Instruments, или в виде программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) с соответствующим программным обеспечением, например, ПЛИС XCV400 фирмы Xilinx.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение защиты от воздействия помех и повышение надежности мобильной аппаратной системы подвижной связи за счет обеспечения возможности анализа контроля качества каналов связи, который осуществляют в соответствующем блоке, выработке управляющих напряжений, таким образом, что разрешается дальнейшая обработка только той информации, которую принимают по каналам, обеспечивающим заданное качество приема сообщений. В этом случае запрещается обработка и ретрансляция искаженной информации, снижается нагрузка на подсистему обработки информации и, соответственно, повышается надежность системы подвижной связи.