МОБИЛЬНАЯ СТАНЦИЯ КОНФИДЕНЦИАЛЬНОЙ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ
MOBILE STATION OF CONFIDENTIAL TELEPHONE COMMUNICATION

Изобретение относится к технике телефонной связи и может быть использовано для обеспечения конфиденциальной телефонной связи на сетях связи государственных, ведомственных, корпоративных и финансовых структур.
Известны системы и устройства ведения конфиденциальной телефонной связи, в том числе устройство конфиденциальной связи, которое содержит в тракте передачи информации анализатор речепреобразующего устройства (анализатор РПУ), блок контроля речевой активности, генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП), накопитель, блок наложения шифра, блок асинхронного преобразования, буфер, мультиплексор, линейный блок, а в приемном тракте линейный блок, демультиплексор, буфер, блок асинхронного преобразования, блок восстановления синхронизации ГПСП и РПУ, ГПСП, накопитель, блок снятия шифра, генератор пауз речевой активности, коммутатор, синтезатор РПУ, а также содержит блок формирования тактовых последовательностей (блок формирования тактовых частот) [1, 2].
Известное устройство используется индивидуально и обеспечивает ведение конфиденциальной связи по одной линии или каналу связи. Для того чтобы обеспечить конфиденциальную связь в сети для двух и более пользователей, необходимо соответственно увеличивать количество таких устройств, что экономически невыгодно, поскольку у пользователя большую часть времени это устройство будет не задействовано.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является система засекреченной связи, содержащая телефонный аппарат, приемопередатчик данных, автоматическую телефонную станцию (АТС), речепреобразующее устройство (РПУ), три блока коммутации, криптографический блок, приемопередатчик дискретной информации и блок анализа сигналов, описанная в [3].
Недостатком известной системы является низкая пропускная способность организуемых в сети каналов и направлений телефонной связи.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей станции и повышение пропускной способности организуемых направлений связи.
Поставленная цель достигается тем, что в мобильную станцию конфиденциальной телефонной связи, содержащую телефонные аппараты, автоматическую телефонную станцию (АТС) и криптографический блок, введены абонентские линии (АЛ), первый и второй блоки кабельного ввода (КB), блок абонентского кросса, блок кроссовой коммутации потоков информации (ККПИ), второй криптографический блок, телефонный шлюз, к соответствующим входам-выходам которого подключены жидкокристаллический монитор и клавиатура, четырехканальную базовую станцию системы DECT, состоящую из кросса каналов, контроллера базовых станций (БС), мультиплексора БС, первого приемопередатчика БС с приемопередающей антенной, второго приемопередатчика БС с приемопередающей антенной, третьего приемопередатчика БС с приемопередающей антенной и четвертого приемопередатчика БС с приемопередающей антенной, n специальных микросотовых телефонов с криптозащитой и встроенной антенной, АТС состоит из блока абонентских комплектов, блока канальных комплектов, блока коммутационного поля, блока обслуживающих приборов (ОП), блока управления станцией и блока рабочего места оператора (РМО), состоящего из портативного компьютера и печатающего устройства (принтера), при этом телефонные аппараты посредством АЛ подключены к линейным входам-выходам первого блока КВ, станционные входы-выходы которого соединены с линейными входами-выходами блока абонентского кросса, станционные входы-выходы которого соединены с первыми входами-выходами блока абонентских комплектов АТС, вторые входы-выходы которого соединены с первыми входами-выходами блока коммутационного поля, вторые входы-выходы которого соединены со станционными входами-выходами блока канальных комплектов, третьи входы-выходы блока коммутационного поля соединены с первыми входами-выходами блока ОП, вторые входы-выходы которого соединены с информационными входами-выходами портативного компьютера блока РМО, к соответствующему входу-выходу которого подключено печатающее устройство (принтер), входы-выходы портативного компьютера блока РМО подключены к информационным входам-выходам блока управления станцией, первые, вторые, третьи и четвертые управляющие входы-выходы которого подключены к управляющим входам-выходам соответственно блока абонентских комплектов, блока канальных комплектов, блока коммутационного поля и блока ОП, первые канальные входы-выходы блока канальных комплектов соединены с первыми станционными входами-выходами блока ККПИ, линейные входы-выходы которого соединены со станционными входами-выходами второго блока КВ, к линейным входам-выходам которого подключены четырехпроводные СЛ, вторые станционные входы-выходы блока ККПИ соединены с линейными входами-выходами первого криптографического блока, станционные входы-выходы которого соединены со вторыми канальными входами-выходами блока канальных комплектов, третьи канальные входы-выходы которого соединены со станционными входами-выходами второго криптографического блока, линейные входы-выходы которого соединены с третьими станционными входами-выходами блока ККПИ, четвертые канальные входы-выходы блока канальных комплектов соединены с первыми входами-выходами телефонного шлюза, вторые входы-выходы которого соединены с первыми входами-выходами кросса каналов четырехканальной базовой станции системы DECT, вторые входы-выходы которого соединены с информационными входами-выходами контроллера БС, управляющие входы-выходы которого подключены к третьим входам-выходам кросса каналов, четвертые входы-выходы которого соединены с первыми входами-выходами мультиплексора БС, вторые входы-выходы которого соединены с пятыми входами-выходами кросса каналов, шестые, седьмые, восьмые и девятые входы-выходы которого подключены к канальным входам-выходам соответственно первого приемопередатчика БС, второго приемопередатчика БС, третьего приемопередатчика БС и четвертого приемопередатчика БС, выход высокочастотной части первого приемопередатчика БС соединен со входом приемопередающей антенны, выход которой соединен со входом высокочастотной части первого приемопередатчика БС, выход высокочастотной части второго приемопередатчика БС соединен со входом приемопередающей антенны, выход которой соединен со входом высокочастотной части второго приемопередатчика БС, выход высокочастотной части третьего приемопередатчика БС соединен со входом приемопередающей антенны, выход которой соединен со входом высокочастотной части третьего приемопередатчика БС, выход высокочастотной части четвертого приемопередатчика БС соединен со входом приемопередающей антенны, выход которой соединен со входом высокочастотной части четвертого приемопередатчика БС, вход-выход приемопередающей антенны каждого из четырех приемопередатчиков БС по эфиру соединен соответственно с входом-выходом встроенной антенны одного из n специальных микросотовых телефонов с криптозащитой, десятые входы-выходы кросса каналов соединены с входами-выходами портативного компьютера блока РМО.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая мобильная станция конфиденциальной телефонной связи отличается наличием новых блоков: АЛ и СЛ, двух блоков КВ, блока ККПИ, второго криптографического блока, телефонного шлюза с подключенными к нему жидкокристаллическим монитором и клавиатурой, четырехканальной базовой станции системы DECT, состоящей из кросса каналов, контроллера БС, мультиплексора БС, четырех приемопередатчиков БС с приемопередающими антеннами и n специальных микросотовых телефонов с криптозащитой и встроенной антенной, выполнением АТС, состоящей из блока абонентских комплектов, блока канальных комплектов, блока коммутационного поля, блока ОП, блока управления станцией, блока РМО, состоящего из портативного компьютера и печатающего устройства (принтера), а также изменением связей между известными блоками. При этом в предлагаемой системе применяется групповая криптографическая защита передаваемой в канале (цифровом потоке Е1) информации и дополнительно в каналах базовых станций системы DECT, что способствует повышению пропускной способности организуемых направлений связи и степени защиты передаваемой информации.
Таким образом, заявляемая мобильная станция конфиденциальной телефонной связи соответствует критерию изобретения «новизна». Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь введенные блоки хорошо известны специалистам в данной области техники и дополнительного творчества для их воспроизведения не требуется.
Данное решение существенно отличается от известных решений в данной области техники. Заявляемое решение явным образом не следует из уровня техники и имеет изобретательский уровень.
Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «существенные отличия».
Заявляемое решение может быть реализовано с использованием существующих блоков и устройств, используемых в электрорадиотехнике, и является промышленно применимым.
На чертеже представлена структурная электрическая схема мобильной станции конфиденциальной телефонной связи.
Мобильная станция конфиденциальной телефонной связи содержит телефонные аппараты 1, АЛ 2, первый блок 3 КВ, блок 4 абонентского кросса, АТС 5, состоящую из блока 6 абонентских комплектов, блока 7 канальных комплектов, блока 8 коммутационного поля, блока 9 ОП, блока управления 10 станцией и блока 11 РМО, состоящего из портативного компьютера 12 и печатающего устройства (принтера) 13, четырехпроводные СЛ 14, второй блок КВ 15, блок 16 ККПИ, первый криптографический блок 17, второй криптографический блок 18, телефонный шлюз 19, к которому подключены жидкокристаллический монитор 20 и клавиатура 21, четырехканальную базовую станцию 22 системы DECT, состоящую из кросса 23 каналов, контроллера БС 24, мультиплексора БС 25, первого приемопередатчика БС 26 с приемопередающей антенной 27, второго приемопередатчика БС 28 с приемопередающей антенной 29, третьего приемопередатчика БС 30 с приемопередающей антенной 31 и четвертого приемопередатчика БС 32 с приемопередающей антенной 33, n специальных микросотовых телефонов 34 с криптозащитой и встроенной антенной.
Оборудование мобильной станции конфиденциальной телефонной связи размещено в кузове-фургоне на шасси автомобиля повышенной проходимости. При этом кузов-фургон станции разделен на два отсека: передний и задний. В переднем отсеке, для входа в который предусмотрена боковая дверь, размещено оборудование четырехканальной базовой станции системы DECT. В заднем отсеке размещены остальные блоки и устройства мобильной станции.
В качестве кузова-фургона может быть использован кузов-фургон типа К3.4310, установленный на шасси автомобиля КамАЗ-43101.
Телефонные аппараты 1 посредством АЛ 2 подключены к линейным входам-выходам первого 3 блока КВ, станционные входы-выходы которого соединены с линейными входами-выходами блока 4 абонентского кросса, станционные входы-выходы которого соединены с первыми входами-выходами блока 6 абонентских комплектов АТС 5. Вторые входы-выходы блока 6 абонентских комплектов соединены с первыми входами-выходами блока 8 коммутационного поля, вторые входы-выходы которого соединены со станционными входами-выходами блока 7 канальных комплектов, третьи входы-выходы блока 8 коммутационного поля соединены с первыми входами-выходами блока ОП 9, вторые входы-выходы которого соединены с информационными входами-выходами портативного компьютера 12 блока 11 РМО, к соответствующему входу-выходу которого подключено печатающее устройство (принтер) 13. Входы-выходы портативного компьютера 12 подключены к информационным входам-выходам блока 10 управления станцией, первые, вторые, третьи и четвертые управляющие входы-выходы которого подключены к управляющим входам-выходам соответственно блока 6 абонентских комплектов, блока 7 канальных комплектов, блока 8 коммутационного поля и блока ОП 9.
Первые канальные входы-выходы блока 7 канальных комплектов соединены с первыми станционными входами-выходами блока ККПИ 16, линейные входы-выходы которого соединены со станционными входами-выходами второго 15 блока КВ, к линейным входам-выходам которого подключены четырехпроводные СЛ 14, вторые станционные входы-выходы блока ККПИ 16 соединены с линейными входами-выходами первого 17 криптографического блока, станционные входы-выходы которого соединены со вторыми канальными входами-выходами блока канальных комплектов 7, третьи канальные входы-выходы которого соединены со станционными входами-выходами второго криптографического блока 18, линейные входы-выходы которого соединены с третьими станционными входами-выходами блока ККПИ 16, четвертые канальные входы-выходы блока канальных комплектов соединены с первыми входами-выходами телефонного шлюза 19, вторые входы-выходы которого соединены с первыми входами-выходами кросса 23 каналов базовой станции 22 системы DECT, жидкокристаллический монитор 20 через адаптер подключен к телефонному шлюзу 19, контроллер клавиатуры которого соединен с входами-выходами клавиатуры 21.
Вторые входы-выходы кросса 23 каналов базовой станции 22 системы DECT соединены с информационными входами-выходами контроллера БС 24, управляющие входы-выходы которого подключены к третьим входам-выходам кросса 23 каналов, четвертые входы-выходы которого соединены с первыми входами-выходами мультиплексора БС 25, вторые входы-выходы которого соединены с пятыми входами-выходами кросса каналов, шестые, седьмые, восьмые и девятые входы-выходы которого подключены к канальным входам-выходам соответственно первого 26 приемопередатчика БС, второго 28 приемопередатчика БС, третьего 30 приемопередатчика БС и четвертого 32 приемопередатчика БС.
Выход высокочастотной части первого 26 приемопередатчика БС соединен со входом приемопередающей антенны 27, выход которой соединен со входом высокочастотной части первого 26 приемопередатчика БС, выход высокочастотной части второго 28 приемопередатчика БС соединен со входом приемопередающей антенны 29, выход которой соединен со входом высокочастотной части второго 28 приемопередатчика БС, выход высокочастотной части третьего 30 приемопередатчика БС соединен со входом приемопередающей антенны 31, выход которой соединен со входом высокочастотной части третьего 30 приемопередатчика БС, выход высокочастотной части четвертого 32 приемопередатчика БС соединен со входом приемопередающей антенны 33, выход которой соединен со входом высокочастотной части четвертого 32 приемопередатчика БС.
Вход-выход приемопередающей антенны (27, 29, 31 и 33) каждого из четырех (26, 28, 30 и 32) приемопередатчиков БС по эфиру соединен соответственно с входом-выходом встроенной антенны одного из n специальных микросотовых телефонов 34 с криптозащитой.
Десятые входы-выходы кросса 23 каналов соединены с входами-выходами портативного компьютера 12 блока 11 РМО для настройки и контроля состояния базовой станции 22 системы DECT.
В качестве телефонных аппаратов 1 на абонентских линиях 2 могут быть использованы телефонные аппараты типа «Селенит-2», выпускаемые отечественной промышленностью и предназначенные для работы по двухпроводным линиям в сетях телефонной связи, где ведутся конфиденциальные переговоры.
Первый 3 и второй 15 блоки КВ включают в свой состав присоединительные элементы, разъемы и предназначены для подключения соответственно цепей АЛ 2, на другом конце которых включаются телефонные аппараты 1, и цепей четырехпроводных СЛ, по которым принимаются или передаются цифровые потоки E1, образованные внешними средствами каналообразования (проводными средствами, радиорелейными станциями и станциями спутниковой связи).
Блок 4 абонентского кросса содержит коммутационные элементы и элементы защиты линий и обслуживающего персонала от опасных напряжений и токов коротких замыканий. Он предназначен для оперативных переключений абонентских линий при выходе их из строя, проведения контроля и измерения параметров подключенных линий.
В качестве блока 4 может быть использован блок абонентского кросса типа БАК-40Ф, структурная схема, возможности и техническая реализация которого приведены в [4].
АТС 5 представляет собой малогабаритную автоматическую телефонную станцию с автономным управлением, построенную по модульному аппаратно-программному принципу с применением общей системной шины. Платы адаптеров и вычислитель обеспечивают передачу в контуре сети связи информации различных видов с заданными вероятностно-временными характеристиками посредством использования единой технологии передачи и коммутации на основе стандартных сетевых протоколов и абонентских интерфейсов. АТС 5 построена по модульному принципу в части аппаратно-программных средств и обеспечивает коммутацию, мультиплексирование и речепреобразование абонентской информации.
Передача речевых сигналов и других видов информации внутри коммутационного оборудования станции ведется по системной шине со скоростью передачи информации, например 8192 Кбит/с, и с использованием цифрового способа внутристанционного кодирования речевых сообщений со скоростью передачи 64 Кбит/с.
АТС 5 указанного выше состава предназначена для развертывания абонентской проводной сети и организации автоматической конфиденциальной телефонной связи между местными абонентами, а также для обеспечения выхода на внешние каналы связи и каналы подвижной радиосвязи через базовую станцию 22 системы DECT и цифровые потоки Е1, образованные внешней аппаратурой каналообразования и подключенные к станции по СЛ.
АТС 5 предназначена для работы в сетях специальной телефонной связи и обеспечивает организацию следующих сетей и видов связи:
1) организацию автоматической телефонной связи на предприятиях и в учреждениях (производственных и административных зданиях) в качестве учрежденческо-производственной автоматической телефонной станции (УПАТС);
2) создание различных ведомственных (корпоративных) территориально- распределенных автоматических и полуавтоматических сетей связи в качестве транзитной, транзитно-оконечной или оконечной междугородной АТС. При использовании в качестве оконечной станции обеспечивается соединение абонент-абонент и абонент-СЛ, а транзитная станция обеспечивает соединение СЛ-СЛ;
3) вынос емкости крупных АТС с использованием стандартных цифровых СЛ со скоростью передачи информации и аналоговых СЛ;
4) автоматическую внутристанционную связь между всеми абонентами станции по сокращенной нумерации или автоматическую с помощью оператора абонентскую связь путем установления соединения местных абонентов между собой;
5) автоматическую исходящую связь к абонентам других телефонных станций сети (ТС) телефонной специальной связи;
6) автоматическую входящую связь от абонентов других ТС сети телефонной специальной связи;
7) исходящую, входящую автоматическую и полуавтоматическую связь в зоновой и междугородной сети телефонной специальной связи;
8) автоматическую коммутацию передаваемых сообщений между входящими/исходящими СЛ (транзитное соединение);
9) оперативное установление, поддержание и разъединение соединений между информационными каналами в автоматическом режиме или с помощью оператора;
10) организацию, оперативное управление, поддержание и разъединение соединений между рабочим местом оператора и абонентами местных линий и абонентами каналов дальней связи;
11) асинхронное сопряжение между информационными каналами в скоммутированном соединении при передаче сигналов в направлении отдельного информационного канала.
Процесс установления соединения происходит под управлением маршрутно-адресных карт.
Межмодульное (межблочное) информационно-логическое взаимодействие в контуре станции обеспечивается по адресно-кодовым шинам через соответствующие контроллеры и по унифицированным интерфейсам. При этом в станции используется цифровой способ внутристанционного кодирования речи со скоростью передачи 64 Кбит/с по А-закону.
Станция автоматически обнаруживает ошибки и сбои как в аппаратном, так и в программном обеспечении и инициирует корректирующие мероприятия после индикации и диагностики ошибок с целью восстановления работоспособной конфигурации.
Блок 6 абонентских комплектов имеет фиксированное количество комплектов (по числу подключенных абонентов) с возможностью расширения абонентской емкости.
Аналогичные возможности имеет и блок 7 канальных комплектов. Дополнительно блок 7 имеет в своем составе преобразователь физического интерфейса Е1 на основе аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей, с помощью которых осуществляется образование цифровых потоков с увеличенной скоростью передачи информации.
Программное обеспечение АТС 5 разработано для работы под управлением операционной системы Windows 2000/XP.
В качестве портативного компьютера 12 блока 11 РМО может быть использован компьютер типа «Notebook», содержащий процессор не хуже Pentium-4 с тактовой частотой 2,0 ГГц, оперативное запоминающее устройство на 256 Мбайт, жесткий диск не менее 80 Гбайт, дисководы для гибких магнитных дисков и USB-выносной, CD-ROM, порты СОМ и USB, графический манипулятор Touch Pad, интегрированные звуковую карту и акустические громкоговорители, монитор на 15 дюймов, а также имеющий в своем составе прикладное программное обеспечение на основе Windows XP.
Блок ККПИ 16 предназначен для подключения, неоперативной коммутации и распределения цифровых потоков информации и каналов, образованных внешней аппаратурой каналообразования и принимаемых по СЛ, на устройства АТС 5, на первый 17 и второй 18 криптографические блоки.
Первый 17 и второй 18 криптографические блоки предназначены для защиты информации, передаваемой по цифровым потокам и каналам связи, с использованием криптографических методов преобразования информации, в частности путем шифрования данных, включающего процесс преобразования открытых данных в зашифрованные с помощью шифра, и расшифрования данных, включающего процесс преобразования закрытых данных в открытые с помощью шифра.
Телефонный шлюз 19 предназначен для преобразования аналоговых речевых и служебных сигналов в цифровую последовательность, организации из этой последовательности пакетов и передачи их в сеть подвижной радиосвязи, для приема пакетов и восстановления цифровой последовательности - цифровых речевых и служебных сигналов и их обратного преобразования в аналоговую форму, а также шифрования и расшифрования каналов подвижной радиосвязи, образованных станцией 22 системы DECT и микросотовыми телефонами 34 с криптозащитой.
Один интерфейс (например, Е1/Т1) телефонного шлюза через блок 7 канальных комплектов АТС 5 соединен с телефонной сетью, а другой подключен к сети каналов базовой станции 22 системы DECT. Шлюз принимает телефонный сигнал, оцифровывает его (если он является аналоговым), сжимает, разбивает на IP-пакеты и отправляет в маршрутизатор. На приеме шлюз производит обратное преобразование пакетов, поступающих от маршрутизатора в телефонный сигнал.
Основные функции, выполняемые телефонным шлюзом при соединении «точка-точка», состоят в следующем: реализация физического интерфейса с коммуникационной сетью, детектирование и генерация сигналов абонентской сигнализации, преобразование сигналов абонентской сигнализации в пакеты данных и обратно, преобразование речевого сигнала в пакеты данных и обратно, соединение абонентов, передача по сети сигнализационных и речевых пакетов, разъединение установленного соединения после окончания переговоров между абонентами. Операции по преобразованию пакетов и телефонных сигналов производятся одновременно, что позволяет вести дуплексный (двусторонний) разговор. Традиционным голосовым вызовам требуется пропускная способность в 64 Кбит/с, но после их сжатия на это требуется только 8-12 Кбит/с.
В качестве телефонного шлюза 19 может быть использован промышленный контроллер, содержащий процессор Pentium, ОЗУ, слот с шиной ISA, плату Dialogic, интерфейсную карту Т1/Е1, операционную систему Windows NT Workstation 4.0. При этом используются протоколы RTP/RTCP согласно рекомендации Н.323 Международного союза электросвязи.
Жидкокристаллический монитор 20 предназначен для отображения данных о состоянии трактов передачи информации и процессов установления соединения в сети. В качестве жидкокристаллического монитора 20 может быть использован монитор на 15 дюймов.
Клавиатура 21 представляет собой стандартную клавиатуру для персональных электронных вычислительных машин. Она предназначена для ввода информации в контроллер телефонного шлюза 19. В качестве такой клавиатуры может быть использована модель для IBM PC AT и другие.
Базовая станция 22 системы DECT относится к системам абонентского радиодоступа и предназначена для организации связи абонентов подвижной радиосвязи с АТС 5 или с цифровой сетью с интеграцией сервиса (ЦСИС) на участке АЛ через цифровой радиоканал радиотехнологии DECT.
Базовая станция 22 системы DECT совместно с носимыми специальными микросотовыми телефонами 34 с криптозащитой предназначена для развертывания сети и организации системы телефонной шифрованной подвижной радиосвязи. В системе реализован радиоинтерфейс на принципах частотного дуплекса и временного разделения каналов.
Стандарт DECT, используемый в базовой станции 22, базируется на цифровой радиопередаче данных между БС и радиотелефонами по технологии множественного доступа с временным разделением TDMA (Time-Division Multiple Access). При этом обеспечивается полностью дуплексная связь с помощью временного дуплексирования TDD (Time-Division Duplexing).
Диапазон радиочастот, используемых для приема/передачи, находится в пределах от 1880 до 1900 МГц. При этом рабочий диапазон (20 МГц) разделен на 10 радиоканалов, каждый по 1,728 МГц. Обмен информацией производится кадрами. В каждом кадре с помощью временного разделения создаются двадцать четыре (24) временных слота, которые обеспечивают 12 дуплексных каналов для приема/передачи голоса. При установлении соединения для разговора используются два из двадцати четырех временных слота в каждом кадре: один используется для передачи голоса, другой - для приема.
Применение системы DECT не требует частотного планирования.
Для конфигурирования оборудования и непрерывного мониторинга всей системы в составе базовой станции имеется управляющий контроллер, а между базовой станцией и абонентскими станциями организованы каналы телеметрии. Сетевое управление охватывает все блоки системы, пользовательский интерфейс выполнен на основе встроенного web-сервера. Предусмотрена автоматическая диагностика неисправностей.
Кросс 23 каналов предназначен для подключения, контроля состояния, коммутации и распределения цепей приема/передачи каналов, образованных четырьмя приемопередатчиками БС базовой станции 22 по потребителям. Кросс 23 каналов может быть реализован с использованием стандартных коммутационных элементов, включающих многопарные плинты типа Krone и соединительные провода.
Контроллер БС 24 предназначен для организации системы микросотовой радиосвязи и обеспечения стыка оборудования базовой станции 22 системы DECT с АТС 5, для управления приемопередатчиками БС и обеспечения функционирования сети DECT. По интерфейсу с АТС контроллер обеспечивает передачу одного потока Е1 или каналов типа 30B+D.
Мультиплексор 25 предназначен для объединения каналов, образованных приемопередатчиками БС, в единый поток Е1.
Имеющиеся в составе базовой станции 22 приемопередатчики 26, 28, 30 и 32 переносят спектр сигнала в заданный диапазон частот. При этом каждый приемопередатчик БС обеспечивает до 4 разговорных каналов.
В составе базовой станции 22 используются секторные антенны 27, 29, 31 и 33 с задаваемой шириной диаграммы направленности, например 60, 90 и 360 градусов.
В качестве секторных антенн могут быть использованы антенны типа SPA 1900/85/8/0/DS базовой станции системы DECT.
Для увеличения дальности радиосвязи в состав мобильной станции конфиденциальной телефонной связи может быть включено мачтовое устройство, на котором устанавливаются четыре антенны типа SPA. При этом устройство крепления антенны на мачте допускает ручную юстировку с последующей фиксацией направления связи на месте эксплуатации мобильной станции конфиденциальной телефонной связи.
Каждый из n микросотовых телефонов 34 с криптозащитой и встроенной антенной представляет собой портативный абонентский радиоблок (ПАРБ), выполненный в виде носимой бесшнуровой радиотелефонной трубки, предназначенной для использования мобильными абонентами.
В составе микросотового телефона имеется цифровая логическая часть, состоящая из цифрового сигнального процессора, канального эквалайзера, канального кодера/декодера, SIM-карты, преобразователей АЦП и ЦАП, наборного поля клавиатуры и дисплея. Логическая часть выполняет задачи, заключающиеся в демодуляции, кодировании, сжатии и восстановлении речевого сигнала, в обработке информации, вводимой с наборного поля. Она выводит необходимую информацию на экран дисплея, производит обмен информацией с SIM-картой, обеспечивающей аутентификацию абонента и шифрование данных.
Мобильная станция КТС обеспечивает следующие виды связи и режимы работ:
1) развертывание абонентской сети автоматической конфиденциальной телефонной связи с использованием АТС 5 и ведение автоматической внутристанционной связи между абонентами станции по сокращенной нумерации, автоматической исходящей и входящей связи с абонентами других телефонных станций;
2) шифрование двух потоков Е1 с использованием первого и второго криптографических блоков;
3) развертывание сети телефонной шифрованной подвижной радиосвязи с использованием телефонного шлюза, базовой станции системы DECT и носимых специальных микросотовых телефонов с криптозащитой;
4) управление и настройку АТС 5 с использованием портативного компьютера блока РМО;
5) управление и настройку базовой станции системы DECT с помощью портативного компьютера 12 блока 11 РМО.
Для нормальной работы мобильной станции при развертывании абонентской сети должен быть произведен замер электрических характеристик АЛ и четырехпроводных СЛ, чтобы убедиться в их исправности и соответствии требуемым нормам.
Вид связи (внутристанционная, местная или междугородная) определяется по первым цифрам номера вызываемого абонента, например, цифра 1 обозначает внутристанционную связь, цифра 8 - междугородную связь.
Автоматическая внутристанционная связь между абонентами станции осуществляется по сокращенной нумерации, например, путем набора на телефонном аппарате 1 абонента трех цифр.
Вызов АТС обнаруживается регулярным сканированием как абонентских, так и соединительных линий. Для приема набора номера к АЛ подключается приемник набора номера. При поступлении по АЛ вызова он обслуживается в следующей последовательности: при сканировании обнаружен вызов, оперативное запоминающее устройство блока управления станцией передает номер телефона вызывающего абонента, выясняется категория абонента и тип телефонного аппарата, на основе полученных данных выбирается программа работы АТС, которая направлена на отыскание свободного пути от АК блока абонентских комплектов до приемника набора номера через свободный шнуровой комплект.
Тракт для установления соединения и ведения телефонной связи включает: телефонный аппарат 1 вызывающего абонента, АЛ 2, первый блок 3 КВ, блок 4 абонентского кросса, например, первый абонентский комплект блока 6 абонентских комплектов АТС 5, блок 8 коммутационного поля, блок ОП 9, блок 8 коммутационного поля, абонентский комплект вызываемого абонента блока 6 АТС 5, блок 4 абонентского кросса, первый 3 блок КВ, АЛ 2, телефонный аппарат 1 вызываемого абонента.
При этом связь абонентов в автоматическом режиме осуществляется, как для абонентов обычных АТС [4]: абонент снимает трубку телефона, получив сигнал готовности станции, он набирает номер нужного ему абонента, прослушивает сигнал готовности (непрерывный тон), а затем ответ абонента или занятость абонента (частые короткие гудки).
Соединение абонентов предполагает формирование пути (трассы) как внутри, так и между составными частями станции. Управление всеми процессами установления соединения и ведения связи осуществляется под действием управляющих сигналов блока 10 управления станцией и портативного компьютера 12 блока 11 РМО.
Завершение разговора осуществляется также автоматически.
После того как один из абонентов кладет трубку, подключение разрывается, а в сторону второго абонента посылается сигнал "Отбой".
При этом аналоговая информация с телефонного аппарата 1 вызывающего абонента поступает по АЛ 2 на первый 3 блок КВ и через блок 4 поступает на абонентский комплект блока 6 АТС 5. В абонентском комплекте блока 6 происходит с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) преобразование аналогового сигнала в цифровую форму, формирование из последовательного кода параллельного, который поступает на системную шину для передачи в другой канал (линию связи).
В обратном направлении в блоке 6 поступивший цифровой сигнал из параллельного кода преобразуется в последовательный, который поступает на вход цифроаналогового преобразователя (ЦАП), где он преобразуется в аналоговый сигнал. С выхода блока 6 аналоговый сигнал через блок 4 абонентского кросса, первый 3 блок КВ и АЛ 2 поступает на телефонный аппарат 1 абонента.
Для обеспечения сопряжения АТС 5 с АЛ 2 абонентский комплект блока 6 содержит выделитель сигнала вызова, «рычажный» переключатель, импульсный наборный ключ, программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), схему разговорного тракта, включающую усилители в тракте приема и передачи, дифференциальную цепь для подавления местного эффекта. При этом информационные цепи приема и передачи гальванически развязаны с помощью трансформаторов.
Технология осуществления связи по радиоканалам и каналам дальней связи, образованным внешней аппаратурой каналообразования, в принципе не отличается от технологии ведения связи по абонентским линиям. Различие заключается в том, что наряду с внутренним номером адрес содержит и номер абонента дальней станции.
Связь абонентов по каналам дальней связи в автоматическом режиме осуществляется как для абонентов обычных АТС.
Абонент вызывающей станции снимает трубку телефона, получив сигнал готовности своей станции, набирает номер нужного ему канала (узла связи), прослушивает посылку сигнала "Удержание" (длинные гудки с удлиненными паузами) и затем сигнал готовности (непрерывный тон) или занятость станции (частые короткие гудки).
Получив сигнал готовности, абонент вызывающей станции набирает номер нужного ему абонента, прослушивает посылку сигнала вызова (длинные гудки с удлиненными паузами), а затем ответ абонента или занятость абонента (частые короткие гудки).
После завершения разговора (занятости абонента) абонент кладет трубку, инициируя посылку сигнала "Отбой" на станцию, который транслируется на вызванную станцию и ее абоненту.
Тракт для ведения связи включает: телефонный аппарат 1 вызывающего абонента, АЛ 2, первый 3 блок КВ, блок 4 абонентского кросса, блок 6 абонентских комплектов АТС 5, блок 8 коммутационного поля, блок 7 канальных комплектов, первый 17 или второй 18 криптографический блок, блок ККПИ 16, второй 15 блок КВ, четырехпроводная СЛ 14 и далее сигнал по каналу дальней связи поступает на противоположную станцию.
При этом аналоговый сигнал с выхода телефонного аппарата 1 вызывающего абонента поступает по АЛ 2 через блоки 3 и 4 на вход блока 6 АТС 5, в котором он преобразуется в цифровую форму, коммутируется блоком 8 на блок 7 канальных комплектов, в блоке 17 или 18 информационный сигнал зашифровывается путем наложения шифра и передается через блоки 16 и 15 в четырехпроводную СЛ 14 и далее он поступает на противоположную станцию к вызываемому абоненту.
На противоположной станции зашифрованный сигнал с выхода СЛ 14 через второй 15 блок КВ и блок 16 поступает на вход первого 17 или второго 18 криптографического блока. В блоке 17 (18) происходит снятие шифра и восстановление информационного сигнала в цифровой форме. С выхода блока 17 или 18 открытый информационный сигнал в цифровой форме поступает на канальный комплект блока 7, коммутируется блоком 8 на соответствующий абонентский комплект блока 6, в котором происходит преобразование информационного сигнала из цифровой в аналоговую форму. Далее аналоговый сигнал с выхода блока 6 через блоки 4, 3 и АЛ 2 поступает на вход телефонного аппарата 1 вызываемого абонента.
Ведение конфиденциальной телефонной связи по радиоканалам базовой станции 22 системы DECT осуществляется по тракту, включающему: телефонный аппарат 1, АЛ 2, первый 3 блок КВ, блок 4 абонентского кросса, блок 6 абонентских комплектов АТС 5, блок 8 коммутационного поля, блок ОП 9, блок 7 канальных комплектов, телефонный шлюз 19, кросс 23 каналов базовой станции 22 системы DECT, один из четырех (26, 28, 30 и 32) приемопередатчиков БС, одну из четырех (27, 29, 31 и 33) приемопередающих антенн и встроенную антенну микросотовых телефонов 34 с криптозащитой.
Процессы установления соединения и ведения связи на участке от телефонного аппарата 1 до блока 7 канальных комплектов осуществляются аналогично описанному выше.
При передаче информации цифровые сигналы с выхода блока 7 канальных комплектов поступают на вход телефонного шлюза 19, в котором открытая информация подвергается преобразованию путем шифрования и через кросс 23 каналов подается на вход одного из приемопередатчиков БС. В приемопередатчике БС зашифрованная информация преобразуется в радиосигнал и переносится в диапазон рабочих частот, излучается антенной в эфир и по эфиру радиосигнал поступает на вход микросотового телефона 34. В микросотовом телефоне 34 принимаемый радиосигнал преобразуется в сигналы промежуточной частоты, усиливается и поступает на АЦП, где происходит преобразование в цифровой сигнал, необходимый для работы сигнального процессора. Затем происходит снятие шифра и преобразование цифрового сигнала в аналоговый сигнал, который подается на громкоговоритель (динамик).
В режиме передачи с микросотового телефона 34 речевой сигнал с микрофона поступает на вход АЦП, который преобразует аналоговый речевой сигнал в цифровой сигнал и подает его на сигнальный процессор, который формирует информационный цифровой сигнал и который после наложения на него шифра передается на вход передатчика. В передатчике информационный цифровой сигнал преобразуется в радиосигнал, который после усиления до необходимого уровня поступает к антенне и излучается ею в пространство. Переданный антенной микросотового телефона 34 радиосигнал принимается одной из четырех (27, 29, 31 и 33) антенн и передается на вход высокочастотной части соответствующего приемопередатчика БС (26, 28, 30 и 32). С выхода приемопередатчика БС радиоканал через кросс 23 каналов и мультиплексор БС 25 поступает на вход телефонного шлюза 19, в котором происходит снятие шифра, выделение цифрового информационного сигнала и передача его на вход блока 7 канальных комплектов. Далее цифровой сигнал через блоки 7, 8 и 9 поступает на комплект вызываемого абонента блока 6 абонентских комплектов АТС 5, в котором цифровой информационный сигнал преобразуется в аналоговый сигнал и через блоки 4, 3 и АЛ 2 поступает на телефонный аппарат 1 вызываемого абонента.
Исходящая и входящая связь при полуавтоматическом способе обслуживания абонентов осуществляется через оператора АТС 5 с помощью портативного компьютера 12 блока 11 РМО.
Для организации служебного обмена между оператором и станцией используется стандартный межмашинный интерфейс RS232.
При получении вызова от абонента оператор, переговорив с абонентом и получив заказ, выбирает алгоритм поиска, по которому он будет искать абонента сети.
Установление соединения и ведение переговоров осуществляется аналогично процессам, приведенным выше. Отличие заключается в том, что вызовы от абонентов приходят на блок 11 РМО и все операции проводит оператор станции. При этом оператор поддерживает со станцией постоянный обмен по служебным каналам, обеспечивает управление процессом проключения каналов по запросам абонентов. Для этого в распоряжении оператора имеется многооконная графическая система отображения оперативной информации и информации базы данных.
Технический эффект от предлагаемой мобильной станции конфиденциальной телефонной связи заключается в расширении функциональных возможностей, повышении пропускной способности организуемых от станции направлений связи и повышении степени защиты от несанкционированного доступа к информации, передаваемой по АЛ и СЛ (каналам связи), на всем тракте передачи от абонента местной телефонной связи до удаленного абонента, включенного в каналы связи.
Это достигается за счет шифрования информации с помощью двух криптографических блоков, телефонного шлюза, имеющего встроенный шифратор, использования специальных телефонных аппаратов и микросотовых телефонов с криптографической защитой передаваемой информации в радиоканале.
Кроме того, в предлагаемой мобильной станции конфиденциальной телефонной связи за счет реализации функционального контроля и автоматического диагностирования программными способами состояния коммутационного оборудования и управляющих устройств обеспечиваются автоматический поиск и замена вышедших из строя приборов, поддержание их работоспособности, что приводит к снижению отказов и повышению надежности работы станции, способствует расширению сферы услуг, появлению дополнительных видов услуг и улучшению качества обслуживания абонентов.
Источники информации
1. Патент RU №2117401, кл. Н04К 1/00, 1998.
2. Патент US №4016372, кл. Н04М 1/72, НКИ 179-99, 1977.
3. Свидетельство на полезную модель RU №18036, кл. Н04К 1/00, 2001 (прототип).
4. Военные системы коммутации и телефония. Б.А.Гордиенко, В.Н.Филиппов, Л.П.Щербина. / Под ред. Б.А.Гордиенко - ВАС, 1984.
5. Т.И.Иванова. Абонентские терминалы и компьютерная телефония. - М.: Эко-Трендз, 1999.