МОБИЛЬНАЯ МНОГОКАНАЛЬНАЯ РАДИОПРИЕМНАЯ АППАРАТНАЯ
MOBILE MULTICHANNEL RADIO RECEIVING EQUIPMENT

Изобретение относится к системам радиосвязи и может быть использовано в качестве радиоприемного устройства для организации линий радиосвязи на полевых узлах связи.
Современная радиосвязь в KB и УКВ диапазонах характеризуется возрастающими потребностями в обмене цифровой информацией с мобильными и удаленными абонентами. Для указанных целей применяются современные средства, комплексы и системы радиосвязи, обеспечивающие возможность организации радиосетей с высокими техническими характеристиками по установлению и ведению радиосвязи. При этом по образованным трактам осуществляется потоковый и пакетный режимы передачи информации и данных с высокой степенью доставки информации [1, 2].
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является автоматизированная многоканальная приемная КВ-радиостанция, структурная схема и возможности которой описаны в патенте на полезную модель RU 47597 U1 [3]. Эта радиостанция содержит приемные антенны, антенный коммутатор, два автоматизированных рабочих места оператора, коммутатор внутриузловой связи, приемопередатчик радиорелейной линии связи, антенну радиорелейной станции (РРС), аппаратуру уплотнения и каналообразования, формирователь тест-сигналов. При этом каждое из автоматизированных рабочих мест включает в себя приемники, устройство коммутации и формирования сигналов точного времени, оконечную аппаратуру, демодуляторы, блок контроллеров, управляющую электронную вычислительную машину (ЭВМ), аппаратуру передачи данных, аппаратуру громкоговорящей служебной связи, ЭВМ пульта оператора.
Известная приемная КВ-радиостанция обеспечивает ведение автоматизированной радиосвязи как в составе радиоцентра, так и автономно.
Недостатки известной приемной КВ-радиостанции заключаются в невозможности организации нескольких независимых радионаправлений и низкой пропускной способности обеспечиваемых ею трактов радиосвязи.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение пропускной способности организуемых трактов радиосвязи.
Поставленная цель достигается тем, что в мобильную многоканальную радиоприемную аппаратную, содержащую две приемные антенны, антенный коммутатор, два автоматизированных рабочих места оператора (ΑΡΜΟ), каждое из которых оборудовано на базе портативного компьютера, два радиоприемника, приемопередатчик радиорелейной станции (РРС), антенну РРС, аппаратуру служебной связи, дополнительно введены две приемные антенны, антенный ввод, два радиоприемника, сервер связи, включающий в себя персональную электронную вычислительную машину (ПЭВМ) и IP-коммутатор, первый вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с входом-выходом ПЭВМ, аппаратура навигации, включающая в себя навигационный приемник со встроенной антенной и блок формирования сигналов единого времени (СЕВ), две микротелефонные гарнитуры (МТГ), каждая из которых подключена к своему портативному компьютеру ΑΡΜΟ, автоматизированное рабочее место должностного лица (АРМ ДЛ), оборудованное на базе портативного компьютера, блок сопряжения, первичный мультиплексор, блок коммутации каналов и линий (ККЛ), WiFi роутер с антенной, блок коммутации и вызова (БКВ), два пульта связи, ультракоротковолновая (УКВ) радиостанция с антенной, линейный ввод и соединительные линии (СЛ) для выдачи каналов потребителям, при этом первый и второй высокочастотные (ВЧ) выходы первой приемной антенны через антенный ввод подключены соответственно к первому и второму ВЧ входам антенного коммутатора, первый и второй ВЧ выходы которого подключены соответственно к первому и второму ВЧ входам первого радиоприемника, первый и второй ВЧ выходы второй приемной антенны через антенный ввод подключены соответственно к третьему и четвертому ВЧ входам антенного коммутатора, третий и четвертый ВЧ выходы которого подключены соответственно к первому и второму ВЧ входам второго радиоприемника, первый и второй ВЧ выходы третьей приемной антенны через антенный ввод подключены соответственно к пятому и шестому ВЧ входам антенного коммутатора, пятый и шестой ВЧ выходы которого подключены соответственно к первому и второму ВЧ входам третьего радиоприемника, первый и второй ВЧ выходы четвертой приемной антенны через антенный ввод подключены соответственно к седьмому и восьмому ВЧ входам антенного коммутатора, седьмой и восьмой ВЧ выходы которого подключены соответственно к первому и второму ВЧ входам четвертого радиоприемника, выходы группового сигнала первого, второго, третьего и четвертого радиоприемников по стыку Ethernet подключены соответственно ко второму, третьему, четвертому и пятому входам-выходам IP-коммутатора сервера связи, шестой вход-выход IP-коммутатора по стыку Ethernet соединен с канальным входом-выходом навигационного приемника аппаратуры навигации, информационный вход-выход которого соединен с информационным входом-выходом блока формирования СЕВ, управляющий вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с седьмым входом-выходом IP-коммутатора, восьмой вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с входом-выходом портативного компьютера первого ΑΡΜΟ, соединенного с входом-выходом МТГ, девятый вход-выход IP-коммутатора по стыку Ethernet соединен с входом-выходом портативного компьютера второго ΑΡΜΟ, соединенного с входом-выходом МТГ, десятый вход-выход IP-коммутатора по стыку Ethernet соединен с входом-выходом портативного компьютера АРМ ДЛ, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый и четырнадцатый входы-выходы IP-коммутатора по стыку Ethernet подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому станционным входам-выходам блока сопряжения, первый, второй, третий и четвертый линейные входы-выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому станционным входам-выходам первичного мультиплексора, первый, второй, третий и четвертый линейные входы-выходы которого по стыку E1 подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому станционным входам-выходам блока ККЛ, пятнадцатый вход-выход IP-коммутатора по стыку Ethernet соединен с канальным входом-выходом приемопередатчика РРС, высокочастотный вход-выход которого через антенный ввод соединен с высокочастотным входом-выходом антенны РРС, шестнадцатый вход-выход IP-коммутатора по стыку Ethernet соединен с входом-выходом WiFi роутера, высокочастотный вход-выход которого соединен с высокочастотным входом-выходом антенны, пятые станционные входы-выходы блока ККЛ соединены с первыми линейными входами-выходами аппаратуры служебной связи, вторые линейные входы-выходы которой соединены с линейными входами-выходами блока коммутации и вызова, первый и второй станционные входы-выходы которого подключены соответственно к линейным входам-выходам первого и второго пультов связи, канальные входы-выходы блока коммутации и вызова соединены с канальными входами-выходами УКВ радиостанции, высокочастотный вход-выход которой соединен с высокочастотным входом-выходом антенны УКВ радиостанции, первый, второй, третий и четвертый линейные входы-выходы блока ККЛ по стыку Ethernet 10Base-TX подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому станционным входам-выходам линейного ввода, к линейным входам-выходам которого подключены СЛ для выдачи каналов потребителям.
Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемая мобильная многоканальная радиоприемная аппаратная отличается наличием новых блоков: двух приемных антенн, антенного ввода, двух радиоприемников, сервера связи, включающего в себя персональную электронную вычислительную машину (ПЭВМ) и IP-коммутатор, аппаратуры навигации, включающей в себя навигационный приемник со встроенной антенной и блок формирования сигналов единого времени (СЕВ), двух микротелефонных гарнитур (МТГ), каждая из которых подключена к своему портативному компьютеру ΑΡΜΟ, автоматизированного рабочего места должностного лица (АРМ ДЛ), оборудованного на базе портативного компьютера, блока сопряжения, первичного мультиплексора, линейного ввода, блока коммутации каналов и линий (ККЛ), WiFi роутера с антенной, блока коммутации и вызова (БКВ), двух пультов связи (ПС), ультракоротковолновой (УКВ) радиостанции с антенной и соединительных линий (СЛ) для выдачи каналов потребителям, а также изменением связей между известными блоками.
Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию изобретения «новизна». Сравнение с известными техническими решениями и прототипом показывает, что введение новых блоков с их соответствующими связями способствует достижению поставленной цели. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критерию «существенные отличия». Оно явным образом не следует из уровня техники и имеет изобретательский уровень. Кроме того, оно промышленно применимо, что подтверждается изготовлением опытного образца мобильной многоканальной радиоприемной аппаратной и получением положительных результатов в процессе ее испытаний.
На чертеже приведена структурная электрическая схема мобильной многоканальной радиоприемной аппаратной.
Мобильная многоканальная радиоприемная аппаратная содержит первую 1, вторую 2, третью 3 и четвертую 4 приемные антенны, антенный ввод 5, антенный коммутатор 6, первый 7, второй 8, третий 9 и четвертый 10 радиоприемники, сервер 11 связи, включающий в себя ПЭВМ 12 и IP-коммутатор 13, аппаратуру 14 навигации, включающую в себя навигационный приемник 15 со встроенной антенной и блок 16 формирования СЕВ, портативный компьютер 17 первого ΑΡΜΟ с подключенной к нему МТГ 18, портативный компьютер 19 второго ΑΡΜΟ с подключенной к нему МТГ 20, автоматизированное рабочее место 21 должностного лица (АРМ ДЛ), блок 22 сопряжения, первичный мультиплексор 23, блок 24 коммутации каналов и линий (ККЛ), приемопередатчик 25 РРС, антенну 26 PPC, WiFi роутер 27 с антенной 28, аппаратуру 29 служебной связи, блок 30 коммутации и вызова, первый 31 и второй 32 пульты связи, УКВ радиостанцию 33, антенну 34 УКВ радиостанции, линейный ввод 35 и СЛ 36 для выдачи каналов потребителям.
Первый и второй ВЧ выходы первой приемной антенны 1 через антенный ввод 5 подключены соответственно к первому и второму ВЧ входам антенного коммутатора 6, первый и второй ВЧ выходы которого подключены соответственно к первому и второму ВЧ входам первого радиоприемника 7, первый и второй ВЧ выходы второй приемной антенны 2 через антенный ввод 5 подключены соответственно к третьему и четвертому ВЧ входам антенного коммутатора 6, третий и четвертый ВЧ выходы которого подключены соответственно к первому и второму ВЧ входам второго радиоприемника 8, первый и второй ВЧ выходы третьей приемной антенны 3 через антенный ввод 5 подключены соответственно к пятому и шестому ВЧ входам антенного коммутатора 6, пятый и шестой ВЧ выходы которого подключены соответственно к первому и второму ВЧ входам третьего радиоприемника 9, первый и второй ВЧ выходы четвертой приемной антенны 4 через антенный ввод 5 подключены соответственно к седьмому и восьмому ВЧ входам антенного коммутатора 6, седьмой и восьмой ВЧ выходы которого подключены соответственно к первому и второму ВЧ входам четвертого радиоприемника 10.
Первый вход-выход IP-коммутатора 13 по стыку Ethernet соединен с входом-выходом ПЭВМ 12 сервера связи 11, выходы группового сигнала первого 7, второго 8, третьего 9 и четвертого 10 радиоприемников по стыку Ethernet подключены соответственно ко второму, третьему, четвертому и пятому входам-выходам IP-коммутатора 13 сервера связи 11, шестой вход-выход IP-коммутатора 13 по стыку Ethernet соединен с канальным входом-выходом навигационного приемника 15 аппаратуры навигации 14, информационный вход-выход которого соединен с информационным входом-выходом блока 16 формирования СЕВ, управляющий вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с седьмым входом-выходом IP-коммутатора 13, восьмой вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с входом-выходом портативного компьютера 17 первого ΑΡΜΟ, соединенного с входом-выходом МТГ 18, девятый вход-выход IP-коммутатора 13 по стыку Ethernet соединен с входом-выходом портативного компьютера 19 второго ΑΡΜΟ, соединенного с входом-выходом МТГ 20, десятый вход-выход IP-коммутатора 13 по стыку Ethernet соединен с входом-выходом портативного компьютера 21 АРМ ДЛ, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый и четырнадцатый входы-выходы IP-коммутатора 13 по стыку Ethernet подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому станционным входам-выходам блока 22 сопряжения.
Первый, второй, третий и четвертый входы-выходы блока 22 сопряжения по стыку Ethernet подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому станционным входам-выходам первичного мультиплексора 23, первый, второй, третий и четвертый линейные входы-выходы которого по стыку E1 подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому станционным входам-выходам блока 24 ККЛ.
Пятнадцатый вход-выход IP-коммутатора 13 по стыку Ethernet соединен с канальным входом-выходом приемопередатчика 25 РРС, высокочастотный вход-выход которого через антенный ввод 5 соединен с высокочастотным входом-выходом антенны 26 РРС, а шестнадцатый вход-выход IP-коммутатора 13 по стыку Ethernet соединен с входом-выходом WiFi роутера 27, высокочастотный вход-выход которого соединен с высокочастотным входом-выходом антенны 28. Пятые станционные входы-выходы блока 24 ККЛ соединены с первыми линейными входами-выходами аппаратуры 29 служебной связи, вторые линейные входы-выходы которой соединены с линейными входами-выходами блока 30 коммутации и вызова, первый и второй станционные входы-выходы которого подключены соответственно к линейным входам-выходам первого 31 и второго 32 пультов связи. Канальные входы-выходы блока 30 коммутации и вызова соединены с канальными входами-выходами УКВ радиостанции 33, высокочастотный вход-выход которой соединен с высокочастотным входом-выходом антенны 34 УКВ радиостанции 33.
Первый, второй, третий и четвертый линейные входы-выходы блока 24 ККЛ по стыку Ethernet 10Base-TX подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому станционным входам-выходам линейного ввода 35, к линейным входам-выходам которого подключены СЛ 36 для выдачи каналов потребителям.
Каждая из упомянутых приемных антенн 1, 2, 3 и 4 включает в себя от одной до четырех антенн для приема сигналов в различных диапазонах волн (KB и УКВ), в том числе антенны типа БВДС-180, БВДС-90, VH-46/12 и БИ-конус.
Антенный ввод 5 представляет собой устройство, содержащее панель, на которой размещены присоединительные и коммутационные элементы, к которым подключены кабели от антенно-фидерных устройств, по которым сигналы от антенн передаются на антенный коммутатор 6.
Антенный коммутатор 6 предназначен для коммутации принятых от приемных антенн (1, 2, 3 и 4) высокочастотных (ВЧ) сигналов диапазона частот от 1,5 до 80,0 МГц с любого из входов на любой из выходов коммутатора.
Управление антенным коммутатором 6 осуществляется по интерфейсу USART RS-485 с передней панели коммутатора. Коммутатор осуществляет автоматическую проверку элементов коммутационных матриц, напряжений питания, кабельных соединений с антеннами и выдает команду готовности.
Каждый из четырех радиоприемников (7, 8, 9 и 10) представляет собой многотрактовое многофункциональное радиоприемное устройство и обеспечивает четырехканальный прием по каждому из четырех антенных входов, организацию от одного до четырех приемных радиоканалов в режиме совместимости со старым парком, пространственный разнесенный прием с автоматической компенсацией помех, фильтрацию/перенос по частоте с последующей оцифровкой, цифровое преобразование частоты, цифровую обработку сигналов с демодуляцией, формирование сигналов для оконечной телефонной и телеграфной аппаратуры или трансляцию четырех информационных потоков канального уровня по стыку Ethernet 10Base-TX.
Радиоприемник обеспечивает работу в широком диапазоне частот (в одном коротковолновом и двух ультракоротковолновых диапазонах) с возможностью ведения слуховой амплитудной телеграфии, слуховой однополосной телефонии на верхней или нижней боковых полосах, слуховой однополосной телефонии по двум независимым каналам одновременно на верхней и нижней боковым полосам, слуховой частотной телефонии с основной несущей частотой с полосой выходного сигнала 0,3-3,4 кГц и девиацией частоты 5,6 кГц, автоматической одноканальной или двухканальной частотной телеграфии, автоматической относительной фазовой манипуляции.
Каждый из упомянутых радиоприемников содержит четыре модуля приемного тракта, включающего в себя цифровой тюнер и преселектор, коммутатор антенных входов, опорный генератор и формирователь опорного сигнала, блок интерфейсов старого парка и блок комбайнеров векторных отсчетов, модуль панели управления и индикации, модуль управления. Такая структура радиоприемника обеспечивает возможность одновременного приема четырех независимых каналов в каждом тракте, позволяет увеличить скорость передачи цифровой информации за счет сложения пропускной способности четырех каналов и образования одного виртуального канала.
Комбайнер векторных отсчетов содержит цифровой сигнальный процессор, ПЗУ, ОЗУ, контроллер USB, формирователь тактовых сигналов (от опорного генератора получает сигналы) и выполняет следующие функции: векторное суммирование отсчетов сигналов, демодуляцию сигналов, формирование сигналов и обмен данными с модулем управления (через контроллер USB) и модулями радиотракта (через порт McBSP). (Ячейка векторных комбайнеров предназначена для цифровой обработки и синтеза в реальном времени модулированных сигналов радиоканала, организации высокоскоростной магистрали обмена данных по шине McBSP между модулями радиоканалов, ячейкой программируемых интерфейсов, модулем управления. Ячейка интерфейса для приема сигналов единого времени (ЕВ) служит для приема сигналов точного времени и синхронизации внутренних часов радиоприемника от внешнего приемника сигналов единого времени.
Модуль управления предназначен для управления всеми ячейками блока, как с передней панели блока, так и дистанционно по интерфейсу 100 Base ТХ. Выполнен на WINTEL совместимой с микро-РС.
Преобразование частоты в радиоприемнике осуществляется на двух смесителях. На первом смесителе производится преобразование сигналов в первую промежуточную частоту, а на втором смесителе первые промежуточные частоты преобразуются с помощью вторых гетеродинов во вторые промежуточные частоты (ПЧ). На оконечные устройства принятая и преобразованная информация выдается с выходов демодуляторов.
Второй особенностью радиоприемников является применение модуля управления, построенного на базе одноплатной ЭВМ, способствующей реализации стандартных сетевых протоколов, обеспечивающих связь через интерфейс Ethernet и организации взаимодействия с основными узлами радиоприемника через интерфейс USB 2.0.
Аналоговые сигналы из радиотрактов приемника преобразуются в цифровую форму при помощи высокоскоростного аналого-цифрового преобразователя (АЦП). После этого оцифрованный сигнал передается в цифровой преобразователь частоты дискретизации. Затем цифровой сигнал передается в процессор обработки сигнала.
Персональная ЭВМ 12, входящая в состав сервера И связи, совместно с IP-коммутатором 13 выполняет роль пакетного коммутатора каналов сети Ethernet в групповые каналы USB или самостоятельно генерируемые потоки данных.
В качестве персональной электронной вычислительной машины 12 может быть использована ПЭВМ типа ЕС-1866, разработанная ОАО «НИЦЭВТ» (г.Москва, децимальный номер ПИРШ.466215.005). ПЭВМ представляет собой многофункциональный терминал, включающий ЭВМ, дополненную аппаратными и программными средствами навигации, связи и передачи данных. ПЭВМ выполняет вычислительные функции, а также функции ввода-вывода, хранения, отображения и обработки информации. Она обладает технической, информационной, программной и эксплуатационной совместимостью с IBM PC/AT.
Конструктивно упомянутая ПЭВМ представляет собой переносной защищенный компьютер типа ноутбук, установленный на амортизационной раме с целью исключения его перемещения при нахождении подвижного объекта в движении.
IP-коммутатор 13 представляет собой коммутатор типа Ethernet Switch, предназначенный для организации доступа абонентов в образованную локальную вычислительную сеть и обеспечения передачи по ней данных по стыку Ethernet 100 Base-TX между рабочими местами должностных лиц и по каналам связи.
Навигационный приемник 15, входящий в состав аппаратуры 14 навигации, представляет собой навигационный приемник системы GPS/ГЛОНАСС. Он предназначен для приема и регистрации данных с текущими координатами местоположения автоматизированного радиоприемного узла на местности с отображением их на экране монитора компьютера и обеспечения привязки его к единой системе навигации. Навигационный приемник 15 принимает данные от глобальной спутниковой системы GPS или ГЛОНАСС, которая предназначена для высокоточного определения трех координат места, составляющих вектора скорости и времени различных подвижных объектов.
Навигационный приемник 15 содержит антенный модуль и электронный блок, соединенные между собой высокочастотными кабелями.
В качестве такого блока может быть использован навигационный приемник GPSmap 267 с.
Блок 16 формирования сигналов единого времени предназначен для приема меток единого времени (МЕВ) в формате NMEA 0183 от внешнего источника текущего времени - навигационного приемника 15 системы GPS/ГЛОНАСС, формирования собственных меток единого времени и раздачи МЕВ потребителям, включая компьютеры ΑΡΜΟ и АРМ должностного лица.
Каждый из компьютеров 17, 19 и 21 рабочих мест операторов и должностного лица содержит системный блок, состоящий из материнской платы, на которой размещены микропроцессор, системная магистраль, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и контроллер клавиатуры, состоящий также из адаптера монитора, адаптера портов, контроллера дисков, контроллера дополнительных устройств, жесткого магнитного диска, дисковода для подключения гибкого магнитного диска, системного программного обеспечения и специального прикладного программного обеспечения, поставляемых на накопителе на жестком магнитном диске, а также содержит дисплей с плазменным экраном, стандартную клавиатуру и графический манипулятор типа «мышь».
Микротелефонные гарнитуры (МТГ) 18 и 20, подключенные соответственно к компьютерам 17 и 19 ΑΡΜΟ, предназначены для слухового приема из радиоканала телефонных и телеграфных сигналов. При этом устройство сопряжения, имеющееся в составе компьютеров, осуществляет преобразование сигналов от микротелефонной гарнитуры к звуковой карте и USB порту компьютера. В качестве МТГ 18 и 20 может быть использована микрофонно-телефонная гарнитура типа ГСШ-29, обеспечивающая работу в подвижных объектах с уровнем шума до 120 дБ.
Блок 22 сопряжения предназначен для преобразования сигналов стыка группового потока в сигналы интерфейсов С1-ТЧ, С1-ТГ и C1-И и последующей передачи их через линейный ввод 24 и соединительные линии 35 на оконечную аппаратуру телефонной и телеграфной связи, установленную во взаимодействующих объектах и станциях. Блок обеспечивает физическую реализацию интерфейсов оконечной аппаратуры из пакетной среды передачи USB при стыковке с мультиплексором 23 потоков E1.
Первичный мультиплексор 23 представляет собой многофункциональное оборудование, используемое на магистральных линиях связи, осуществляющее функции мультиплексора/демультиплексора интерфейсов С1-ТЧ, С1-ТГ и C1-И в групповые каналы интерфейса USB. Он обеспечивает передачу сигналов со скоростью 2048 кбит/с.
Блок 24 ККЛ представляет собой автоматизированный кросс-коммутатор с коммутационным полем N×N входа-выхода (канала связи). Конструктивно блок 24 выполнен в виде единого моноблока, включающего линейную и станционную стороны, к каждой из которых подключаются N линий с возможностью наращивания емкости кросса. Блок включает в себя электронное поле, к которому подключаются разъемы линейной и станционной сторон. Он предназначен для кросс-соединения каналов и линий связи в любом сочетании. При этом обеспечивается возможность соединения между собой любых N каналов станционной стороны, соединения между собой любых N каналов линейной стороны, а также коммутации между собой каналов станционной стороны с каналами линейной стороны.
Приемопередатчик 25 РРС совместно с антенной 26 обеспечивает передачу цифровой информации в диапазоне частот от 390 до 645 МГц с пропускной способностью основного потока до 10 Мбит/с. Основной частью приемопередатчика 25 является модуль доступа первого уровня с интерфейсом основного цифрового потока G.703.
WiFi роутер 27 представляет собой устройство, обеспечивающее маршрутизацию передаваемой информации между объединенными в одну локальную сеть компьютерами с доступом от беспроводной сети к проводному интернету.
Антенна 28 совместно с WiFi роутером 27 предназначена для приема сигналов из беспроводной сети с переходом на проводную сеть и, наоборот, обеспечивает переход из проводной сети в сеть сотовой связи.
Аппаратура 29 служебной связи предназначена для организации служебной связи с операторами взаимодействующих объектов, включая аппаратные связи и каналообразующие средства.
В качестве аппаратуры 29 служебной связи могут быть использованы «Устройство диспетчерской связи» (патент Российской Федерации №2307475, кл. H04M 9/08, 27.09.2007 г.) и «Устройство диспетчерской дуплексной связи» (патент РФ №2132596, кл. H04M 9/08, 27.06.1999 г.).
Указанные устройства содержат блоки коммутации и пульты управления, которые обеспечивают подключение двухпроводных линий и каналов связи, посылку по ним избирательного и циркулярного вызова, ведение по подключенным линиям телефонной служебной и громкоговорящей связи.
Блок 30 коммутации и вызова (БКВ) совместно с первым 31 и вторым 32 пультами связи предназначен для обеспечения телефонной и громкоговорящей связи по физическим линиям, двух- и четырехпроводным каналам тональной частоты, четырехпроводным цифровым каналам, образованными проводными, радиорелейными и тропосферными средствами связи, каналам KB и УКВ радиосредств со скоростями передачи 1200, 2400 бит/с и 16 кбит/с.
Блок 30 предназначен для посылки избирательного вызова корреспондентам в сети служебной радиосвязи, организованной с помощью УКВ радиостанции 33 с антенной 34, ведения телефонной и громкоговорящей связи между абонентами. В качестве блока 30 может быть использован блок типа БКВ-ПС, разработанный научно-производственной фирмой «Сигма» (г. Калуга) и входящий в состав существующего оборудования служебной связи.
Первый 31 и второй 32 пульты связи представляют собой функционально законченные оконечные устройства, имеющие в своем составе стандартную телефонную тастатуру, вызывные приборы, микротелефонную трубку и устройство громкоговорящей связи (микрофон с усилителем и громкоговоритель). Упомянутые пульты связи предназначены для ведения телефонной и громкоговорящей связи по двухпроводным физическим цепям, двух- и четырехпроводным каналам тональной частоты и цифровым каналам, каналам KB и УКВ радиосредств со скоростями передачи 1200, 2400 бит/с и 16 кбит/с.
УКВ радиостанция 33 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.
Радиостанция 33 является приемопередающей, ультракоротковолновой, с частотной модуляцией, предназначена для обеспечения радиосвязи между наземными подвижными объектами на стоянке и в движении при ведении следующих видов работ: телефон, слуховой тональный телеграф и цифровую сигнально-кодовую связь.
В качестве УКВ радиостанции 33 может быть использована УКВ радиостанция типа Р-168-5УТ-2 мощностью 8 Вт. Эта радиостанция является приемопередающей УКВ станцией с частотной модуляцией. Она предназначена для выхода в сети радиосвязи и ведения автоматизированной, беспоисковой и бесподстроечной радиосвязи в диапазоне рабочих частот от 30 до 108 МГц между наземными и подвижными объектами на стоянке и в движении. С помощью радиостанции 33 осуществляется радиосвязь путем выхода в радиосеть и обмена речевыми и формализованными сообщениями.
Радиостанция обеспечивает различные режимы работ, в том числе одночастотный и двухчастотный симплекс, передачу и прием циркулярного, адресного и тонального вызова, режим дежурного приема тонального вызова на одной из восьми заранее подготовленных частот, работу с подавлением шумов, ручной или автоматизированный ввод радиоданных, автоматизированный контроль исправности.
В качестве УКВ антенны 34 для радиостанции 33 может быть использована транспортная широкодиапазонная антенна (ТШДА). Антенна ТШДА относится к классу штыревых и состоит из трех стержней, соединенных между собой резьбовым соединением и амортизатора. К корпусу антенны жестко прикреплен кронштейн, с помощью которого антенна ТШДА крепится к подвижному объекту.
Линейный ввод 35 содержит присоединительные и коммутационные элементы (разъемы, распределительные гребенки и штифты), к которым с помощью кабельных разъемов подключаются соединительные линии от внешних взаимодействующих объектов и станций. Он предназначен для распределения информационных и управляющих цепей на аппаратуру и оборудование автоматизированного радиоприемного узла. Конструктивно линейный ввод 35 выполнен по однотипной схеме в соответствии с отраслевым стандартом на существующие линейные и кабельные вводы для подвижных объектов, оборудование которых смонтировано в кузове-фургоне на шасси автомобилей повышенной проходимости.
Соединительные линии 36 для выдачи каналов могут быть выполнены как с использованием полевого распределительного кабеля с четверочной структурой типа Π-269Μ-4×4+2×4, так и полевого оптического кабеля.
Основная аппаратура и оборудование радиоприемного узла размещены в кузове-фургоне К-5350Д на шасси автомобиля повышенной проходимости КАМА3-5350.
Мобильная многофункциональная радиоприемная аппаратная работает следующим образом.
Для обеспечения работы радиоприемного узла в автоматизированном режиме на компьютер каждого (17 и 19) рабочего места оператора (ΑΡΜΟ) с компьютера АРМ ДЛ 21 пересылается полученное из рабочего места ДЛ пункта управления связью расписание ведения связи на текущие сутки, в котором указываются данные для подготовки и ведения сеансов радиосвязи, вид сеанса связи, характеристики корреспондента и т.д. Полученные данные сортируются по базам данных и далее работа производится в соответствии с расписанием ведения связи. Заблаговременно до времени начала сеанса, в соответствии с текущим временем, установленным на радиоприемном узле, проводится установка параметров и режимов работы имеющейся в составе аппаратуры и оборудования, то есть проводится подготовка к сеансу связи. При совпадении времени начала сеанса связи и времени, установленном в радиоприемном узле, начинается сеанс связи. Для обеспечения временной привязки сеансов связи используются сигналы точного времени, формируемые блоком формирования сигналов единого времени (СЕВ) на основе данных, полученных от навигационного приемника 15 системы GPS или ГЛОНАСС.
В исходном состоянии осуществляется подготовка радиосредств автоматизированного радиоприемного узла к ведению связи (установка программы перестройки частот, запись массивов разрешенных для системы связи частот приема и передачи в базу данных ПЭВМ сервера связи, проверка и настройка радиосредств). В дальнейшем после настройки работа осуществляется автоматически.
В дежурном режиме радиосредства перестраиваются по частотам, записанным в базу данных сервера связи в соответствии с заданными программами. Одновременно с этим аппаратура выбора оптимальных частот (ОЧ) приема осуществляет анализ условий распространения радиоволн и помеховой обстановки и циклический автовыбор ОЧ приема в каждом направлении. В этом режиме информация не передается.
При этом в радиоприемном узле предусмотрены автоматизированный и неавтоматизированный режимы работы.
В автоматизированном режиме предусмотрено:
1) организация четырех независимых направлений связи (по числу имеющихся в составе узла радиоприемников), в каждом из которых обеспечивается возможность образования до четырех радиотрактов. При этом в каждом из четырех радиотрактов обеспечивается образование до четырех каналов, в том числе: четырех KB каналов или одного (СДВ-СВ) канала, одного KB и двух УКВ каналов или четырех УКВ каналов;
2) прием/передача информации со скоростями до 2,4 кбит/с по KB каналу и до 64,0 кбит/с по УКВ каналу;
3) встречная работа с оконечной аппаратурой телефонной и телеграфной связи, а также с оконечным оборудованием данных взаимодействующих аппаратных или станций;
4) автоматическое установление соединения между радиоприемным и радиопередающим узлами с дистанционным управлением процессом соединения и ведения связи;
5) передача информации (НЧ выходы радиоприемников) (АПД/ТЧ/ТГ) на оконечную аппаратуру аппаратных связи УС;
6) прием от оконечной аппаратуры аппаратных связи (АПД/ТЧ/ТГ) информации и передача ее по линии ДУ на радиопередающий центр через IP коммутатор;
7) передача информации через IP коммутатор в IP сеть и через IP коммутатор на удаленные объекты;
8) взаимодействие между различными сетями связи путем выхода в сети через WiFi роутер 27, который осуществляет маршрутизацию передаваемой между абонентами информации.
При этом входы соответствующих радиоприемников (7, 8, 9 и 10) через антенный ввод 5 подключаются к выбранным приемным антеннам (1, 2, 3 и 4) с помощью антенного коммутатора 5. При приеме стандартных видов работ используются внутренние демодуляторы радиоприемников и демодулированные (низкочастотные) телефонные или телеграфные сигналы с выходов радиоприемников поступают на оконечную аппаратуру взаимодействующих аппаратных связи через IP-коммутатор 13 сервера связи 11. Далее сигналы радиоканалов после предварительной обработки через блок сопряжения 22 и первичный мультиплексор 23 в виде группового сигнала транслируются через блок 24, линейный ввод 35 и СЛ 36 на аналогичный мультиплексор и оконечную аппаратуру телефонной и телеграфной связи, оконечное оборудование данных (ООД) взаимодействующей аппаратной связи.
При работе предлагаемой мобильной многоканальной радиоприемной аппаратной совместно с автоматизированной радиопередающей аппаратной передача информации от оконечной аппаратуры (OA) телефонной, телеграфной связи и передачи данных взаимодействующей с узлом аппаратной связи осуществляется по каналам линии дистанционного управления, образованной с помощью приемопередатчика 25 радиорелейной связи и антенны 26 РРС. Тракт для передачи информации включает: оконечную аппаратуру, соединительную линию 36 для приема (передачи) каналов, линейный ввод 35, блок 24 ККЛ, первичный мультиплексор 23, блок 22 сопряжения, IP-коммутатор 13, приемопередатчик 25 РРС и антенну 26 PPC, а далее по эфиру сигналы передаются на аналогичные антенну РРС и приемопередатчик РРС радиопередающей аппаратной (или автоматизированного радиопередающего узла). При этом входные сигналы, поступившие от оконечной аппаратуры, подвергаются в первичном мультиплексоре 23 аналого-цифровому преобразованию и первичной цифровой обработке, затем коммутируются коммутатором 13 на вход приемопередатчика 25 РРС и через антенну 26 РРС излучаются в эфир.
Алгоритм работы мобильной многоканальной радиоприемной аппаратной предусматривает следующие этапы установления соединения:
1. Запрос на организацию канала.
2. Инициирование установления соединения, при этом выбираются параметры: частоты, адреса, маска соединения.
3. Команда на передачу вызова выбранному корреспонденту.
4. Ожидание, сканирование и прием ответа на вызов. Выбор наилучших частот приема.
5. Уведомление об установлении соединения.
6. «Канал готов».
Запрос поступает от дежурного (АРМ ДС) по связи (потребителя канала) на АРМ ДЛ или ΑΡΜΟ. При этом сигнал запроса от АРМ ДС поступает через IP-коммутатор 13 на соответствующий АРМ в автоматизированный радиоприемный узел.
На АРМ ДЛ (или ΑΡΜΟ) осуществляется планирование и организация сеансов связи с выбором активного частотного банка из расписания, заложенного в базе данных (ПЭВМ 12) сервера связи.
От АРМ ДЛ (или ΑΡΜΟ) осуществляется второй этап путем посылки сигнала на аппаратную управления связью (АРМ ДС). Управление при установлении связи осуществляется с АРМ ДС путем обмена информацией с радиоприемными устройствами (радиоприемниками) и радиопередающей аппаратной (ПРД) по линии дистанционного управления, организованной с помощью приемопередатчика 25 РРС и антенны 26 РРС.
При этом на третьем этапе с АРМ ДС передается на радиопередающую аппаратную команда на передачу вызова. Четвертый этап осуществляется на радиоприемном устройстве с последующим докладом дежурному по связи (на АРМ ДС). От АРМ ДС передается уведомление об установлении соединения (этап 5) на АРМ ДЛ (или ΑΡΜΟ), а после этого на АРМ ДС передается сигнал «Канал готов».
Обеспечение синхронизма при установлении соединения осуществляется от блока 16 формирования СЕВ путем передачи данных на радиоприемное устройство (радиоприемники 7, 8, 9 и 10), по линии ДУ через приемопередатчик 25 на радиопередающую аппаратную и через IP-коммутатор 13 сервера 11 связи на АРМДС.
Оперативное (с участием оператора ΑΡΜΟ 17 или 19) автоматизированное управление ведением двухсторонних сеансов связи предусмотрено с компьютера ΑΡΜΟ. Путь прохождения команд включает в себя: оконечную аппаратуру телефонной или телеграфной связи взаимодействующей аппаратной связи, СЛ 36, линейный ввод 35, блок 24 ККЛ, первичный мультиплексор 23, блок 22 сопряжения, IP-коммутатор 13 сервера 11 связи, приемопередатчик 25 цифровой РРС и далее сигналы излучаются в эфир антенной 26. При этом в одном из трактов радиоприемника (7, 8, 9 или 10) обеспечивается прием сигналов «своего» передатчика, размещенного в радиопередающем узле радиоцентра, и его контроль. Один или несколько других трактов радиоприемника обеспечивают прием сигналов от корреспондента.
При автономной работе радиоприемной аппаратной в паре с автоматизированным радиопередающим узлом обеспечивается также возможность автоматизированного управления ведением двухсторонних сеансов связи. В этом случае расписание ведения связи формируется оператором автоматизированного радиоприемного узла или оно доставляется по системе служебной связи из вышестоящего пункта управления, например, пункта управления связью.
Таким образом, в предлагаемом изобретении реализована возможность автоматизированного ведения сеансов связи и обеспечиваются следующие варианты работы:
работа в составе радиоцентра полевого узла связи в режимах неоперативного и оперативного управления;
оперативное управление ведением двухсторонних сеансов связи при работе в паре с автоматизированным радиопередающим узлом в составе радиоцентра полевого узла связи.
Реализация в предлагаемой мобильной многоканальной радиоприемной аппаратной структуры, содержащей несколько многотрактовых многоканальных радиоприемников, способных функционировать независимо друг от друга по нескольким направлениям в различных диапазонах частот, позволяет повысить живучесть и увеличить пропускную способность радиоприемной аппаратной. Применение многотрактовых радиоприемников позволяет также на каждом рабочем месте одновременно и независимо друг от друга принимать информацию от нескольких корреспондентов. По сравнению с прототипом, количество независимых направлений приема информации увеличилось в два раза.
Реализованная система дистанционного управления приемопередающей аппаратурой позволяет расширить функциональные возможности мобильной многоканальной радиоприемной аппаратной.
Технический эффект от предлагаемой мобильной многоканальной радиоприемной аппаратной заключается в повышении живучести и пропускной способности направлений связи, организуемых от радиоприемной аппаратной, достигаемых за счет возможности обеспечения приема информации по нескольким независимым индивидуальным среднескоростным каналам 1200 и 2400 бит/с, образуемым в каждом многоканальном радиоприемнике и в групповом потоке со скоростью обмена информацией от 16,0 до 2048 кбит/с.
Кроме того, автоматизация процессов позволяет повысить достоверность передачи информации и надежность связи, расширить диапазон применимых частот, а также исключить участие оператора в процессах установления и ведения связи, за счет чего существенно снижаются субъективные ошибки при их выполнении, повышается оперативность установления соединения и ведения связи.
Источники информации.
1. Головин О.В., Простов С.П. Системы и устройства коротковолновой радиосвязи / Под ред. профессора О.В. Головина. - М: Горячая линия-Телеком, 2006.
2. Голубев В.Н. Оптимизация главного тракта приема радиоприемного устройства. - М.: Радио и связь, 1982.
3. RU, патент на полезную модель №47597 U1, кл. Н04В 1/06, 2005 (прототип).