УНИФИЦИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС УПРАВЛЕНИЯ И СВЯЗИ

Полезная модель относится к системам телекоммуникаций.
Известно, что телекоммуникационную систему составляет совокупность технических средств, способных обмениваться между собой информацией и подключенных к общей коммуникационной среде. Телефонные сети, радио- и мобильная связь, компьютерные сети, представляющие собой совокупность передатчиков, приемников и каналов связи внешних и внутренних, являются телекоммуникационными системами.
Известна волоконно-оптическая система связи, содержащая комплексы многоканальной аппаратуры связи, соединенные между собой магистральным кабелем, создающая сетевую структуру связи (патент РФ №2445733, опубл. 2012 г.). Система предназначена для организации связи подводных объектов между собой в подводном положении, судов, а также с береговыми командными пунктами.
Известно абонентское устройство и способ его использования в системе беспроводной связи (патент РФ №2429562, опубл. 2011 г.). Абонентское устройство содержит устройство коммутации и связи, включающее блоки управления и коммутации, приемопередатчик, блок интерфейса связи. Группа входов-выходов блока интерфейса связи соединена с группой входов-выходов блока управления.
Известна система связи, выполненная с возможностью выбора оптимального канала связи, включающая проводные и беспроводные сети связи, сети передачи данных, управляющий сервер, выполненный с возможностью соединения с мобильными устройствами через систему беспроводной связи, обеспечивающий возможность выбора оптимального канала связи с возможным резервированием, периодической проверкой доступности и автоматическим переходом на канал, являющийся на текущий момент оптимальным, при этом установление соединения через по меньшей мере один канал связи обеспечивается посредством гибкого программного коммутатора, подсоединенного к управляющему серверу (патент РФ №114397, опубл. 2011 г.).
Известна система связи с подвижным объектом, содержащая пульт оператора с переговорным устройством и точкой радиодоступа. Система снабжена коммутационной системой с радиодоступом и пакетной передачей данных через сетевой Интернет-протокол. Система включает управляющее устройство, содержащее блок питания, высокоскоростной сетевой коммутатор, интерфейсный модуль и усилитель, а также установленные на подвижном объекте, по меньшей мере, одно переговорное устройство, снабженное клавишами прямого вызова, педалью для включения канала передачи речи и микрофоном, и, по меньшей мере, один громкоговоритель и одну камеру видеонаблюдения, при этом точки радиодоступа содержат блоки широкополосного радиодоступа и снабжены антеннами. (патент РФ на полезную модель №79221, опубл. 2008 г.).
Известна система передачи данных на расстояние, включающая средство передачи, средство приема информации, источник звукового сигнала, средство идентификации формата, как минимум один компьютер. Компьютер имеет плату сбора аудиоданных, их кодирования в сетевой протокол и преобразования аналоговых сигналов в цифровой аудиопоток. В качестве приемных устройств могут быть включены множество потребителей: локальные сети, операторы мобильной связи с сетями абонентов, сети стационарных телефонов населенных пунктов, приемники спутниковой связи и др. (патент РФ на полезную модель №74257, опубл. 2008 г.).
Известна территориальная система групповой радиосвязи (СГР) с радиоканалами общего пользования. Территориальная СГР состоит из местных систем с подвижными абонентами. Она включает в себя базовые станции, содержащие радиотелефонные тракты, контроллеры радиотрактов, а также коммутатор для подключения базовых станций к сети общего пользования и передачи информации от базовых станций, занесенных в память, что обеспечивает наличие данных о местоположении или стоимости обслуживания подвижных абонентов, поступающих из контроллеров соответствующих базовых станций (патент РФ №2138916, опубл. 1999 г.).
Известные системы связи обеспечивают абонентам набор функциональных возможностей, ограниченный использованием определенных видов каналов связи и жесткой централизованной структурой системы. Поэтому выход из строя какого-либо элемента сетевой инфраструктуры такой системы связи, при отсутствии резервирования, приводит к полной неработоспособности системы, что недопустимо в ряде случаев, особенно в условиях повышенной опасности и чрезвычайных ситуациях.
Технические решения, которые обеспечивали бы абонентам набор функциональных возможностей, не ограниченный использованием определенных видов каналов связи и без жесткой централизованной структуры системы, организацию распределенных адаптивных систем многоканальной абонентской двусторонней голосовой связи и передачи данных между каждым из группы внутренних стационарных и/или подвижных абонентов и множеством внешних, совокупно по проводным и радиоканалам, не выявлены.
В основу полезной модели положена задача создания унифицированного комплекса управления и связи (УКУС), позволяющего одновременно организовывать адаптивные сети связи, управлять входящими в них внешними радиосредствами, а также управлять всеми видами голосовой связи и передачей данных между каждым из группы внутренних стационарных и/или подвижных абонентов и множеством внешних, совокупно по проводным и радиоканалам. При этом по отношению к внешним средствам УКУС выполняет комплексообразующую функцию путем объединения разнотипных средств связи в единый телекоммуникационный комплекс.
Технический результат - расширение функциональных возможностей и повышение надежности связи.
Поставленная задача решается тем, что УКУС, предназначенный для организации адаптивных сетей связи, управления входящими в них внешними радиосредствами, обеспечения избирательной, циркулярной и конференц голосовой связи, передачи данных, передачи текстовых сообщений, передачи голосовой почты, передачи телеметрии и другой информации между любыми стационарными и/или подвижными абонентами внутри локальной сети объекта (внутренняя связь), между любыми стационарными и/или подвижными абонентами из разных локальных сетей (внешняя связь), между каждым стационарным и/или подвижным абонентом и объектом управления или источником информации как из собственной, так и из других сетей, содержит множество абонентских пультов (АП), ряд блоков сопряжения (БС) и ряд блоков сетевой инфраструктуры, соединенных между собой внутренней сетью Ethernet, выходы блоков сопряжения соединены с внешними радиосредствами и каналами связи, каждый из указанных абонентских пультов и блоков содержит один и тот же процессорный модуль, определяющий алгоритм работы и конфигурацию УКУС.
Алгоритм процессорного модуля, реализован в программном обеспечении, загруженном в процессорный модуль, управляющий работой так, что обеспечивается самоорганизация сетей связи с различными топологиями, автоматическая маршрутизация подключений и вызовов, сопряжение с различными типами средств связи, такими как симплексные, дуплексные, одноканальные, многоканальные, узкополосные типы связи, управление каналами связи, включая автоматический выбор канала по списку приоритетов, отображение состояния канала, создание и сохранение конфигураций нескольких сетей связи, управление радиосредствами, включая переключение режимов прием/передача, настройка, установка частот и прочих параметров согласно протоколу управления радиосредством, предоставление набора услуг связи, включая создание одновременно нескольких соединений, управление несколькими соединениями, удержание вызова, переадресацию, переключение вызовов, автоответчик.
УКУС может содержать БС с радиорелейными станциями, с аналоговыми каналами, со станциями космической связи, с цифровыми каналами (xDSL, PDH, SDH), с телефонной сетью общего пользования, с засекречивающей аппаратурой связи и блоки сетевой инфраструктуры. К последним относятся блоки проводного и беспроводного выноса, блок коммутации, блок маршрутизации. Все блоки УКУС содержат в своем составе сменную FLASH память для записи текущих данных и настроек блока.
УКУС может образовывать конфигурацию внутренней сети, состоящей из АП-в и БС топологии «кольцо», или конфигурации внутренней сети, состоящей из АП-в, БС, блока (блоков) коммутации топологии «звезда».
В дальнейшем полезная модель поясняется описанием и фигурами, на которых показаны:
- на фиг.1 - схема организации внутренней сети УКУС с топологией «кольцо»;
- на фиг.2 - схема организации внутренней сети УКУС с топологией «звезда» с блоком коммутации, полным набором БС и блоком маршрутизации (вариант без резервирования);
- на фиг.3 - схема организации внутренней сети УКУС с топологией «звезда» с основным и резервным блоком коммутации (вариант);
- на фиг.4 - схема организации внутренней сети УКУС с топологией «звезда» с резервированием соединений и блоком коммутации (вариант).
УКУС содержит ряд (множество) абонентских пультов (АП) 1. На фигурах 1-4 условно показаны три АП. Каждый АП имеет отдельные собственные выходы 15 для подключения абонентов к внешним каналам 3 связи. Входы 2 служат для подключения микротелефонной гарнитуры и громкоговорителя.
УКУС содержит также ряд блоков сопряжения (БС) и ряд блоков сетевой инфраструктуры, соединенных между собой внутренней сетью Ethernet.
Каждый из указанных АП-в и блоков содержит один и тот же процессорный модуль, определяющий алгоритм работы и конфигурацию УКУС.
Выходы 15 АП-ов, в зависимости от конфигурации внутренней сети УКУС (фиг.1-4), связаны с внешними каналами 3 связи посредством ряда блоков сопряжении (БС) либо последовательно (фиг.1), либо через блок (блоки) коммутации 14, 16 и блок маршрутизации 17 (фиг.2). Для наглядности схем УКУС с резервированием блок маршрутизации 17, БС 18 с оборудованием PDH, БС 19 с оборудованием SDH на фиг.3, 4 не показан.
Выходы каждого БС соединяются с оборудованием внешней связи или внешними информационными каналами. УКУС может содержать БС 4 с радиорелейными станциями, БС 5 с радиостанциям, БС 6 с аналоговыми каналами, БС 7 со станциями космической связи, БС 8 с xDSL, БС 9 с телефонной сетью общего пользования, БС 18 с оборудованием PDH, БС 19 с оборудованием SDH, БС 12 для подключения засекречивающей аппаратуры связи (ЗАС). Для наглядности схем на фиг.2-4, поз.6, 7, 8, 9, 12 не показаны.
К блоку коммутации могут быть подключены другие блоки сетевой инфраструктуры, такие как блок 10 проводного выноса, блок 11 беспроводного выноса, блок маршрутизации 17.
Конфигурации фиг.2-4 позволяют подключить к внутренней сети УКУС через блок коммутации другие устройства по интерфейсу Ethernet 10/100 Мбит/с IEEE 802.3 с поддержкой VLAN IEEE 802.1p, IEEE 802.1q (например, автоматизированные рабочие места, видеонаблюдение и т.д.).
АП-ы, блок коммутации, блок маршрутизации, БС-я, блоки проводного и беспроводного выносов связаны между собой кабелем, образуя локальную сеть, создавая возможность для управления абонентской двусторонней голосовой связью и передачей данных по различным каналам связи между каждым из группы внутренних стационарных и/или подвижных абонентов и множеством внешних. Для работы локальной сети использован протокол Ethernet 100 Мбит/с IEEE 802.3 с поддержкой VLAN IEEE 802.1p, IEEE 802.1q.
Связь АП и БС может быть реализована как с помощью топологии «кольцо» (фиг.1), где АП-ы и БС-я соединены последовательно, так и с использованием топологии «звезда», где они соединены через блок коммутации 14 (фиг.2). При соединении по топологии «звезда» УКУС может иметь резервный блок коммутации 16 (фиг.3) или резервирование соединений АП и БС (фиг.4).
БС обеспечивают сопряжение УКУС с различным типам средств связи, установленных на объекте или находящихся за его пределами, а также с внешними каналам связи, несовместимым напрямую с внутренней сетью УКУС.
БС состоит из следующих модулей (на фигурах не показаны):
- двух однотипных интерфейсных модулей;
- двухпортового коммутатора Ethernet;
- процессорного модуля.
Процессорный модуль управляет оборудованием внешней и внутренней связи на базе технологии Ethernet в соответствии с алгоритмом.
Интерфейсные модули служат для соединения БС с внешними средствами и каналами связи. Необходимые для этого интерфейсы обеспечиваются путем соответствующего программирования модулей.
АП содержит процессорный модуль, двухпортовый модуль абонентских интерфейсов с портами для подключения телефонной гарнитуры и громкоговорителя к внутренней сети через IP-шлюз и Ethernet, модуль беспроводной связи, представляющий собой маломощный трансивер стандарта IEEE 802.15.4.
Процессорный модуль АП управляет выбранными абонентом коммуникациями и оборудованием внешней и внутренней связи на базе технологии Ethernet в соответствии с алгоритмом.
Алгоритм реализован в программном обеспечении, загруженном в каждый процессорный модуль и управляющим работой, что обеспечивает управление внутренней самоорганизацией сетей связи путем администрирования оборудования и абонентов, с различными топологиями, автоматической маршрутизацией вызовов, сопряжением с различными типами средств связи (такими как симплексные, дуплексные, одноканальные, многоканальные, узкополосные), управление вызовами (включая удержание вызова, переадресацию, переключение вызовов, автоответчик), управление каналами связи (включая автоматический выбор канала по списку приоритетов, отображение состояния канала, создание и сохранение конфигураций нескольких сетей связи), управление радиосредствами (включая переключение режимов прием/передача, настройка, установка частот, и прочих параметров согласно протоколу управления радиосредством.
Кроме того, АП включает оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), Flash-память, карту SD Card, двухпортовый коммутатор Ethernet, порты ввода-вывода.
АП-ты включают: пульт командира, обеспечивающий расширенный функционал управления сетью связи и доступа к телекоммуникациям и пульт экипажа, обеспечивающий ограниченный функционал управления сетью связи и доступа к телекоммуникациям.
Функциональные возможности каждого АП-а определяются загруженным в процессорный модуль АП программным обеспечением.
Пульт командира имеет в своем составе цветной графический дисплей и набор клавиш с программно определяемыми функциями для адаптации пульта к задачам должностного лица и позволяющий производить управление сетью связи непосредственно с пульта:
- вызов функций нажатием кнопок АП;
- отображение статусов абонентов и состояния оборудования внутренней и внешней сети в реальном масштабе времени;
- отображение статусов различного оборудования объекта (например, транспортной базы), навигационных данных, даты и времени;
- назначение фиксированных групп абонентов для быстрого доступа;
- возможность одновременной работы в нескольких сетях связи;
- создание других постоянных и временных пользовательских групп.
Пульт члена экипажа дисплея не имеет.
Все АП-ы снабжены встроенной тастатурой с подсветкой.
Централизованное администрирование в УКУС не является необходимым.
Каждый БС и сетевой инфраструктуры содержит один и тот же процессорный модуль с алгоритмом.
Коммутаторы БС осуществляют коммутацию пакетов во внутренней сети, а также обеспечивают предоставление основных сетевых сервисов.
Каждый коммутатор БС состоит из двух коммутаторов, один из которых работает, а другой находится в горячем резерве.
Блок маршрутизации представляет собой IP шлюз для подключения УКУС к внешней цифровой сети, обеспечивающий динамическую маршрутизацию голосовых сообщений и данных.
Блок беспроводного выноса 11 позволяет абонентам при нахождении в пределах прямой видимости на расстоянии до 100 м от объекта поддерживать радиосвязь друг с другом. Для работы этого блока используется стандарт IEEE 802.15.4.
Блок проводного выноса 10 предназначен для организации проводного цифрового канала для подключения АП, удаленного от объекта на расстояние до 500 м. Для сопряжения этого блока с внешней сетью используется интерфейс Ethernet 10/100 Мбит/с.
Целостность УКУС достигается за счет использования протокола динамического обновления таблиц адресов и идентификаторов в сетевых устройствах УКУС в соответствии с их сетевым статусом и правами доступа.
Для обеспечения надежности сетевые устройства имеет резервный канал Ethernet.
УКУС работает следующим образом.
Перед включением питания АП абонент вставляет в него карту SD Card. После включения питания происходит загрузка конфигурации в АП из SD Card и осуществляется самодиагностика АП. В случае успешного окончания самодиагностики АП посылает в сеть свой персональный идентификатор, который принимается другими сетевыми устройствами. Те сетевые устройства, которые входят в конфигурацию данного АП, включены и исправны, высылают АП свои персональные идентификаторы. Эти устройства будут отображаться на дисплее АП как доступные. Самодиагностика и отправка персонального идентификатора происходит при каждом включении любого сетевого устройства.
В дальнейшем с помощью клавиатуры и интуитивно понятного меню АП абонент выбирает нужного абонента (абонентов) и приступает к ведению связи.
УКУС имеет функциональные возможности предоставления следующих услуг связи:
- создание одновременно нескольких соединений;
- управление несколькими соединениями;
- удержание и переадресацию вызова;
- переключение вызовов;
- автоответчик;
- избирательная телефонная связь между абонентами сети;
- циркулярная телефонная связь между всеми абонентами или группами абонентов;
- подключение абонентов к внешним каналам связи;
- автоматическая коммутация внутренних и внешних каналов;
- ручная автоматизированная коммутация (связь через оператора, радиста);
- организация статических маршрутов передачи информации.
Основные преимущества УКУС могут быть реализованы в полном объеме при его использовании в цифровых сетях связи.