УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ УЛЬТРАКОРОТКОВОЛНОВОЙ РАДИОЛИНИИ С ЛИНИЕЙ ЦИФРОВОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ТЕЛЕФОННОЙ СТАНЦИИ

Полезная модель относится к области электротехники, связи и телекоммуникаций, может быть использована в качестве межстанционного устройства, включенного между коммутационными центрами цифровой автоматической телефонной станции (ЦАТС) и базовой ультракоротковолновой (УКВ) станции.
В настоящее время персонал, обслуживающий магистральные нефтепроводы, обеспечивается различными видами связи:
- автоматическая телефонная связь, выделенные каналы диспетчерской связи местного диспетчерского пункта, районного диспетчерского пункта, территориального диспетчерского пункта (МДП, РДП, ТДП), радиотелефонная связь, УКВ радиосеть вдоль нефтепровода, прямые абонентские каналы - диспетчера МДП, РДП;
- радиотелефонная связь, УКВ радиосеть вдоль нефтепровода - обходчики (на линейной части);
- радиотелефонная связь, УКВ радиосеть вдоль нефтепровода - аварийно-восстановительные бригады (при работах на линейной части).
При этом на МДП, РДП устанавливаются различные виды оконечного оборудования (пульты диспетчерской связи, телефоны автоматической телефонной связи (АТС), радиостанции, устройства фомкой связи, телефонные аппараты). Для удобства пользования и повышения оперативности связи диспетчеров МДП, РДП с обходчиками, аварийно-восстановительными бригадами, проводящим работы на линейной части, желательно использовать одно оконечное устройство, позволяющее осуществлять соединения с абонентами АТС и абонентами сети подвижной радиосвязи. Для реализации этой функции необходимо обеспечить сопряжение АТС с радиолиниями. При этом будет обеспечен оперативный вызов абонента радиолинии при помощи телефонного аппарата, а наличие цифрового аппарата у диспетчера дает возможность в полном объеме пользоваться всеми функциями современных АТС, таких как удержание вызова, переадресация вызова, конференцсвязь, короткий набор и выход на любого абонента сети ОАО «Связьтранснефть».
В настоящее время используются следующие типы оборудования для сопряжения цифровой автоматической телефонной станции и базовой ультракоротковолновой станции.
Гибкий мультиплексор - комплекс аппаратуры ММХ-4(12) [http://www.nateks.ru., техническое описание и инструкция по эксплуатации NATEX ММХ, том 2, научно-технический центр НАТЕКС, 2001 г.].
С его помощью можно выполнить функции сопряжения УКВ радиолинии и ЦАТС, но при этом в качестве минимального комплекта оборудования должны быть использованы:
- MMX-4{12)-Shelf - 1 шт. - корзина;
- MMX-CNVR - 1 шт. - плата источника питания;
- ММХ-СОВ - 1 шт. - плата кросскоммутации и синхронизации;
- ММХ-6*РАFС - 1 шт. - плата 6-ти каналов тональной частоты (ТЧ) с возможностью программной установки Е&М сигнализации (задействуется 2 порта ТЧ);
- MMX-G1E - 1 шт. - плата управления;
- интерфейсные кабели.
Комплекс аппаратуры ММХ-4(12) обеспечивает возможность выполнять множество функций по коммутации, каналообразования и конвертирования интерфейсов, однако имеет очень сложную конструкцию.
Стоимость перечисленного оборудования на сегодняшний день составляет порядка 200 тысяч рублей. Для оборудования ММХ-4(12) необходимо выделение отдельного места в большом шкафу, также требуется питание напряжением постоянного тока 48-60 В, источник синхронизации.
Известна аппаратура радиокабельной связи РКС-6 [http://www.ads-Pskov.ry; паспорт контроллера радиодоступа ППС-РЗ].
Эта аппаратура предназначена для внедрения на кабельных линиях связи технологических и др. систем передачи, имеющих выделенный канал тональной частоты (ТЧ). РКС-6 выполнена на базе контроллера радиодоступа «КР-2» совместно с радиостанцией 1P32G-1 «Нейва-РД» и пультом диспетчера ППС-АЗ. В случае необходимости организации управления более мощными стационарными радиостанциями и радио-ретрансляторами и наличием местного электропитания 220 В, 50 Гц (12 В) возможно применение контроллера радиодоступа ППС-РЗ. Контроллер предназначен для установки и работы в составе аппаратуры в промежуточных пунктах связи (ППС) и выполняет следующие функции:
- обеспечивает подключение стационарных радиостанций и радиоретрансляторов любого типа, имеющих разъем дистанционного управления, к физической двух и четырехпроводной линии или каналу 74 систем передачи и абонентской линии АТС;
- обеспечивает дистанционный транзитный выход диспетчера по физической линии или выделенному каналу ТЧ радиокабельной связи на подвижные радиостанции, находящиеся в зонах действия стационарных радиостанций (радиорегтрансляторов) путем индивидуального, группового и общего включения последних на передачу.
Ограничением этой аппаратуры, также как мультиплексора ММХ-4(12) является то, что они являются комплексами дорогостоящего оборудования, выполняющего функции не только сопряжения УКВ радиолинии и АТС, но и ряда других функций, которые не востребованы при связи с обходчиками и аварийно-восстановительными бригадами, эти комплексы максимально автоматизированы, имеют большие габариты и являются сложными техническими устройствами.
Наиболее близким по простоте выполнения является устройство сопряжения ультракоротковолновой радиолинии с линией автоматической телефонной станции (АТС) - приставка ПТС-С (приставка телефонной связи, симплексная) [http://www.radteh.ru/fadiolub/55.html].
Приставка позволяет сопрягать радиоканалы любых типов радиостанций низовой УКВ связи с проводными средствами связи в одно- и двухчастотном симплексных режимах, сохраняя возможность автоматического переключении прием-передача от звуков, голоса оператора. Ее недостатки - данная приставка выполнена на элементной базе 70-х годов, требует подключения тангенты, ручного подключения абонента радиоканала на АТС, имеет достаточно сложную конструкции, выполненную, на двух транзисторах, четырех резисторах, трех конденсаторах, двух диодах и трансформатора. Приставка не предназначена для сопряжения ультракоротковолновой радиолинии с линией цифровой автоматической телефонной станции (ЦАТС).
Решаемая полезной моделью задача - улучшение технико-эксплуатационных характеристик.
Технический результат, который получен при выполнении заявленной полезной модели - упрощение конструкции, уменьшение массо-габаритных характеристик, увеличение быстродействия.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата устройство сопряжения ультракоротковолновой радиолинии с линией цифровой автоматической телефонной станции содержит ультракоротковолновую радиолинию, предназначенную для функционирования в режиме РТТ - полудуплексном стандарте голосовой связи с двусторонним радиоинтерфейсом и возможностью передачи сигнала одновременно только в одном направлении, линию цифровой автоматической телефонной станции, предназначенную для приема и передачи протокола интерфейса Е&М, резистор, транзистор, две диодные оптопары, каждая из которых содержит излучающий диод и фотодиод, катоды излучающих диодов оптопар объединены и через резистор подсоединены к источнику постоянного напряжения, аноды излучающих диодов оптопар объединены и служат для подсоединения линией к выходу цифровой автоматической телефонной станции, анод фотодиода первой диодной оптопары заземлен, а его катод служит для подсоединения к ультракоротковолновой радиолинии, катод фотодиода второй диодной пары заземлен, его анод подсоединен к базе транзистора, коллектор которого заземлен, а эмиттер транзистора служит для подсоединения линией к входу цифровой автоматической телефонной станции.
Возможен дополнительный вариант выполнения устройства, в котором целесообразно, чтобы был введен светодиод, а объединенные аноды излучающих диодов оптопар подсоединены через этот светодиод линией к выходу цифровой автоматической телефонной станции.
Указанные преимущества полезной модели, а так же ее особенности поясняются с помощью лучшего варианта ее выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 изображает схему заявленного устройства сопряжения;
Фиг.2 - схему связи абонента ЦАТС и подвижного абонента УКВ радиолинии;
Фиг.3 - схему связи ЦАТС, базовой станции, ретранслятора и подвижных абонентов;
Фиг.4 - схему подключения участка одной радиолинии двумя ЦАТС, располагающихся в разных цехах электросвязи (ЦЭС).
Устройство сопряжения ультракоротковолновой радиолинии с линией цифровой автоматической телефонной станции (фиг.1) содержит ультракоротковолновую радиолинию 1, предназначенную для функционирования в режиме РТТ - полудуплексном стандарте голосовой связи с двусторонним радиоинтерфейсом и возможностью передачи сигнала одновременно только в одном направлении, линию 2 ЦАТС, предназначенную для приема и передачи протокола интерфейса Е&М. Устройство также имеет резистор 3, транзистор 4, две диодные оптопары 5, 6. Каждая из диодных оптопар 5, 6 имеет излучающий диод 7 и фотодиод 8. Катоды излучающих диодов 7 оптопар 5, 6 объединены и через резистор 3 подсоединены к источнику постоянного напряжения. Аноды излучающих диодов 7 оптопар 5, 6 объединены и служат для подсоединения линией 2 к выходу ЦАТС. Анод фотодиода 8 первой диодной оптопары 5 заземлен, а его катод служит для подсоединения к ультракоротковолновой радиолинии 1. Катод фотодиода 8 второй диодной пары заземлен, его анод подсоединен к базе транзистора 4, коллектор которого заземлен, а эмиттер транзистора служит для подсоединения линией 2 к входу ЦАТС.
В устройство может быть введен светодиод 7, а объединенные аноды излучающих диодов 7 оптопар 5, 6 подсоединены через этот светодиод 7 линией 2 к выходу ЦАТС.
Работает устройство (фиг.1) следующим образом.
Устройство сопряжения обеспечивает гальваническую развязку между ЦАТС и базовой станцией за счет использования диодных оптопар 5, 6, передачу энергии (сигнала между электрическими цепями) без электрического контакта между ними. Использование диодных оптопар 5, 6, обеспечивающих развязку, искусственно ограничивает передачу энергии из одной цепи в другую: УКВ радиолинии 1 в линию 2 ЦАТС, и наоборот.
Ультракоротковолновая радиолиния 1 служит для функционирования в режиме РТТ - полудуплексном стандарте голосовой связи с двусторонним радиоинтерфейсом и возможностью передачи сигнала одновременно только в одном направлении. (РТТ - англ. Push-to-talk, дословно - «Нажми, чтобы говорить»). Для переключения между режимами приема и передачи голоса пользователю необходимо нажимать/отпускать соответствующую кнопку на его радиоустройстве.
Линию 2 ЦАТС служит для приема и передачи цифрового протокола интерфейса Е&М. (Интерфейс Е&М (Ear&Mouth или Earth&Magnet) используется для передачи аналоговых сигналов между городской и учрежденческой ЦАТС или, например, маршрутизатором Cisco оснащенным модулем VIC2-2E/M. Существует две его разновидности (2-проводная и 4-проводная) и 5 типов этого интерфейса. Количество проводов, используемое для соединения колеблется от четырех до шести. Назначение проводов интерфейса Е&М:
Е («Еаr»(Ухо) или «Еаrth»(Земля)) - сигнальный провод из соединительной линии в сторону абонента, то есть передача сигнала.
М («Моuth»(рот) или «Magnet»(Магнит)) - сигнальный провод со стороны абонента к соединительной линии АТС, то есть прием сигнала.)
Линия 2 ЦАТС содержит как минимум 2 провода, один из которых «Е» служит для подсоединения к выходу ЦАТС, а другой «М» - к входу ЦАТС.
Оптронами называют такие оптоэлектронные приборы, в которых имеются источник и приемник излучения (светоизлучатель и фотоприемник) с тем или иным видом оптической и электрической связи между ними, конструктивно связанные друг с другом.
Принцип действия оптронов любого вида основан на следующем. В излучателе энергия электрического сигнала преобразуется в световую, в фотоприемнике, наоборот, световой сигнал вызывает электрический отклик. Практически распространение получили лишь оптроны, у которых имеется прямая оптическая связь от излучателя к фотоприемнику и, как правило, исключены все виды электрической связи между этими элементами. По степени сложности структурной схемы среди изделий оптронной техники выделяют две группы приборов. Оптопара (говорят также "элементарный оптрон") представляет собой оптоэлектронный полупроводниковый прибор, состоящий из излучающего и фотоприемного элементов, между которыми имеется оптическая связь, обеспечивающая электрическую изоляцию между входом и выходом.
вкл
В качестве активных элементов заявленного устройства выбраны две диодных оптопары 5, 6, каждая из которых выполнена из излучающего диода 7 и фотодиода 8. В качестве диодной оптопары 5, 6 может быть использован, например, оптрон АОД-1101. Диодная оптопара выбрана потому, что она по сравнению с транзисторными (и другими электронными) имеет большее быстродействие. Время включения t~1 мкс.
Для понижения и стабилизации питающего напряжения используется резистор 3 на 1,3 Ком. Свободный вывод резистора 3 подсоединяется к источнику напряжения -24 В. В схеме для обеспечения усиления сигналов и сопряжения может использоваться транзистор 4 типа П307 (n-p-n). Светодиод 7, например, АЛ-307, служит для контроля занятости линии 2, и загорается при соединении абонента ЦАТС через базовую станцию с подвижным абонентом. Специалистам понятно, что в схеме (фиг.1) могут использоваться и другие конкретные типы базовых элементов электронных приборов, и номиналы, зависящие от типа ЦАТС, типа базовой станции, длины ультракоротковолновой радиолинии 1 и линии 2. Используемые марки электронных приборов были апробированы экспериментально для АТС «HARRIS 20-20» и базовой станции «KENWOOD».
При применении заявленного устройства в сервисе магистральных нефтепроводов удается повысить оперативность соединений с обслуживающим персоналом на трассе нефтепровода, использовать функциональные возможности современных ЦАТС для абонентов сети подвижной радиосвязи. При организации сопряжения предлагаемой полезной моделью позволило реализовать ряд функций и удобств:
- соединить две системы связи автоматическую телефонную станцию и УКВ - радиолинию 1, при помощи протокола Е&М и режима РТТ;
- упростить конструкцию, уменьшить ее массогабаритных характеристики, увеличить быстродействие;
- улучшить взаимодействие дежурных техников и линейных бригад, выполняющих работы на линейной части, путем оперативности докладов и принятия решений, а также временем соединения с данными абонентами;
- дополнить возможности цифрового телефонного аппарата функциями пульта базовой станции Kenwood (соединение с абонентом системы подвижной радиосвязи);
- предоставить абонентам системы подвижной радиосвязи функции ЦАТС (удержание вызова, переадресация вызова, конференцсвязь, короткий набор и выход на любого абонента сети ОАО «Связьтранснефть» и другие);
- сократить затраты.
На фиг.2-4 показаны схемы, в которых может быть использовано заявленное устройство сопряжения.
Для реализации этих схем проводятся работы по конфигурированию ЦАТС и подключения заявленного устройства сопряжения к УКВ радиолинии 1 базовой станции.
Для создания коммутации к оборудованию радиосвязи программируют транк путем выбора свободного порта Е&М и создания для него транковой группы.
Далее редактируется коллектор, в котором прописывается набор номера выхода на радиолинию, создается точка маршрутизации для транковой группы.
Объем работ по конфигурации ЦАТС зависит от типа АТС.
После изготовления устройства и создания в ЦАТС транковой группы выполняют физическое соединение базовой станции и ЦАТС. Все выходы ЦАТС, в том числе прием и передача интерфейса Е&М, выведены на станционные части кросса и далее на линию 2 ЦАТС (двухпроводную или четырехпроводную). У оборудования базовой станции имеется сервисный (бортовой) разъем, на который выводится интерфейс УКВ радиолинии 1. Выходы ЦАТС и базовой станции отдельными кабелями подводятся к устройству сопряжения и распаиваются на отдельные контакты. Подключение электропитания (-24 В) осуществляется на отдельные контакты на печатной плате (методом пайки) устройства сопряжения. При необходимости отрегулируют (понижают или повышают) уровни передачи от ЦАТС.
Наиболее успешно заявленное устройство сопряжения ультракоротковолновой радиолинии с линией цифровой автоматической телефонной станции промышленно применимо в качестве межстанционного устройства, включенного между коммутационными центрами цифровой автоматической телефонной станции (ЦАТС) и базовой ультракоротковолновой (УКВ) станции.