МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ

Настоящая полезная модель относится к системам связи, в которых сигналы распространяются в свободном пространстве, в частности, к системам с территориально разнесенными радиоприемными и радиопередающими устройствами, использующими частотный разнос и открытый стандарт цифровой связи АРСО 25.
Стандарт АРСО 25 разработан Ассоциацией официальных представителей коммуникационных служб органов общественной безопасности (АРСО), которая объединяет представителей правоохранительных органов около 70 стран мира (А.М.Овчинников и другие "Открытые стандарты цифровой транкинговой радиосвязи", "Связь и бизнес", Москва, 2000).
Еще в конце семидесятых годов АРСО были разработаны первые спецификации стандартов транкинговой радиосвязи, на основе которых были созданы системы EDACS, SmartNet и LTR. Однако, эти спецификации не позволили обеспечить совместимость и возможность взаимодействия различных систем связи, что послужило причиной начала нового проекта по разработке стандарта цифровой транкинговой связи, получившего название АРСО Project 25 (далее, АРСО 25).
Стандарт АРСО 25 является открытым стандартом, его спецификации могут быть получены любой организацией, вступившей в АРСО. Стандарт АРСО 25 определяет протоколы всех открытых интерфейсов, протокол передачи ключей по радиоканалу, параметры радиоинтерфейса, методы канального кодирования, протоколы передачи данных, алгоритм речевого кодирования, методы и параметры устройства модуляции/демодуляции сигнала, механизм обеспечения безопасности связи и протокол шифрования информации, а также требования к эксплуатационным характеристикам абонентских радиосредств.
Одним из известных технических решений, реализованных в рамках АРСО 25, является цифровая базовая станция Westel DRB-25 (www.westelwireless.com). Эта станция поддерживает одновременную работу цифровых и аналоговых радиостанций, а также одновременную работу радиостанций разных диапазонов (ОВЧ и УВЧ). Основные функциональные возможности DRB-25 следующие:
- передача речевых сообщений и данных со скоростью до 9,6 кБит/с;
- возможность работы базовой станции в режиме ретранслятора;
- возможность выхода в телефонные сети общего пользования (ТФОП);
- многочисленные типы вызовов (включая индивидуальные и групповые вызовы);
- дистанционный контроль и управление;
- встроенная система самоконтроля и диагностики;
- программирование функций на базе Windows;
- модульное исполнение.
Отечественными аналогами цифровой базовой станции Westel DRB-25 являются радиостанции (ретрансляторы) "Альтавия-Р152 П23", "Альтавия-Р152 П45", "Альтавия-Р154 П23-П45" (Руководство по эксплуатации ГКУН.464514.001 РЭ, 2008 г.)
Указанные радиостанции обеспечивают работу одного или нескольких независимых модулей приемопередатчиков (в общем корпусе). Каждый приемопередатчик может работать в диапазоне УВЧ или ОВЧ в составе базовой станции (или в составе ретранслятора) и может быть конфигурирован как на поддержку АРСО 25 - совместимых абонентов, так и на обеспечение совместимости "сверху вниз" с аналоговыми пользователями.
В полной конфигурации такая радиостанция содержит схему антенных соединений и объединительную панель, к которой подсоединены два модуля приемопередатчика, модуль контроллера/ретранслятора и интерфейсный модуль (внешние интерфейсы), а также два модуля усилителя мощности, входы
которых подключены к выходам соответствующих модулей приемопередатчиков, модуль вентиляторов, блок питания и два модуля питания. При этом входы блока питания подключены к сети питания переменного тока, а выходы - к модулям питания, выходы которых соединены с соответствующими входами модулей усилителя мощности и модуля вентиляторов, при этом выходы модулей усилителя мощности и входы модулей приемопередатчиков подключены к схеме антенных соединений.
Радиостанция АРСО 25 является одной из составных частей цифровых сетей (систем) стандарта АРСО 25. В общем случае указанный стандарт описывает системы радиосвязи АРСО 25, как совокупность всех составных частей систем подвижной радиосвязи, то есть не только описанных выше базовых станций/ретрансляторов, но и абонентских (носимых, возимых и стационарных) радиостанций, терминалов передачи данных и диспетчерских пунктов дистанционного управления системой (консолей). Архитектура таких систем строится на основе понятий функциональной группы и контрольных точек (А.М. Овчинников и другие "Открытые стандарты цифровой транкинговой радиосвязи", "Связь и бизнес", Москва, 2000, с.119, 120). Под функциональной группой понимают некоторую совокупность устройств (таких как приемопередатчик, контроллеры базовых станций, абонентские радиостанции, терминалы передачи данных и другие подобные блоки), выполняющую определенные функции: прием и передачу сигналов по радиоканалу, ретрансляцию сигнала, обмен информацией с сетью передачи данных и другие подобные функции.
Функциональные группы разделяются контрольными точками, которые соответствуют физическим интерфейсам, связывающим данные группы.
Основным функциональным узлом системы связи АРСО 25 является радиоподсистема, определяемая как сеть связи, которая строится на основе одной или нескольких указанных выше базовых станций и может включить в свой состав любое количество носимых, возимых и стационарных абонентских радиостанций. Каждая радиоподсистема должна обеспечивать обработку
стандартных системных вызовов и поддерживать следующие открытые интерфейсы (Ю.А.Громаков. "Стандарты и системы подвижной радиосвязи. Мобильные Телесистемы", "Эко-Трендз", Москва, 1997):
- общий радиоинтерфейс;
- интерфейс порта данных;
- межсистемный интерфейс;
- интерфейс сопряжения с телефонным сетями;
- интерфейс управления сетью;
- интерфейс связи с сетями передачи данных;
- интерфейс диспетчерской консоли;
- интерфейс базовой станции.
Пример реализации указанной концепции представлен в заявке на патент ЕР №1589676, Н04В 7/08, в которой описана наземная система подвижной радиосвязи стандарта АРСО 25, содержащая территориально распределенные приемные каналы, выход каждого из которых подключен к территориально-распределенной сети связи (далее - ТРСС), а также центральный маршрутизатор, выход которого через блок обработки и управления подключен к передающему устройству, и установленные на подвижных носителях абонентские приемные устройства, выполненные с возможностью приема сигналов, излучаемых передающей антенной передающего устройства, при этом каждый приемный канал состоит из последовательно соединенных приемника с приемной антенной, блока обработки и передачи данных и маршрутизатора, выход которого является выходом данного приемного канала.
Описанная выше система является ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели. Ее недостаток заключается в ограниченной сфере применения.
Дело в том, что, как и большинство других систем связи, использующих стандарт АРСО 25, ближайший аналог ориентирован на решение задач силовых структур.
Как правило, эти задачи носят оперативный характер и решаются с помощью мобильных сил быстрого реагирования (экипажей патрульных машин и пеших нарядов милиции), рассредоточенных на значительных территориях. Указанные силы и средства имеют связь с диспетчерским центром (дежурной частью) через сеть ретрансляторов. Оперативные задачи могут решаться силами реагирования автономно (в рамках делегированных им полномочий). В ряде случает, например, при реализации операции "Перехват" используется централизованное руководство операцией из диспетчерского центра. Все абонентские радиостанции, которыми оснащены силы быстрого реагирования, работают на одинаковых частотах. Связь с диспетчерским центром осуществляется с использованием аппаратуры коррекции ошибок и выбора наилучшего сигнала (Voter).
Особенностью указанной связи является то, что в момент ведения переговоров с диспетчерским центром экипажа одной из патрульных машин экипажи других патрульных машин не могут связаться с диспетчерским центром. При решении милицейских задач такой режим, как правило не вызывает серьезных осложнений, поскольку экипаж патрульной машины может действовать автономно и самостоятельно принимать оперативные решения. Кроме решения задач силовых структур, существуют и другие области применения радиостанций стандарта АРСО 25, отличающиеся относительно невысокой стоимостью. Одной из таких областей является применение указанного стандарта в радиостанциях, используемых на железнодорожном транспорте.
При этом применении не требуется столь большой зоны действия системы, как при решении задач силовых структур. Соответственно, применение ретрансляторов является необязательным. Однако, при этом предъявляются более высокие требования к надежности связи. В частности, недопустимой является ситуация, когда при переговорах с диспетчерским центром одного из абонентов другие абоненты лишены возможности оперативного (в реальном
масштабе времени) доступа к диспетчерскому центру. Подобные ситуации могут привести к аварии на железной дороге.
В связи с этим, на железнодорожном транспорте абонентские станции работают на разных частотах, а приемник, установленный в диспетчерском центре, является многоканальным.
Настоящая полезная модель ориентирована на учет указанных выше отличительных особенностей радиосистем железнодорожного транспорта для устранения вышеуказанных недостатков радиосистем стандарта АРСО 25, применяемых силовыми структурами.
Предметом предлагаемой полезной модели является многоканальная система радиосвязи, содержащая несколько радиоприемных устройств, приемную антенну, радиопередающее устройство с передающей антенной, маршрутизатор и пульт дистанционного управления, содержащий блоки звуковой и световой индикации, а также связанную с маршрутизатором, пультом дистанционного управления и радиоприемными устройствами ТРСС, отличающаяся тем, что в нее введены антенно-согласующее устройство, вход которого подключен к приемной антенне, а выходы - ко входам радиоприемных устройств, и многоканальный блок регистрации переговоров, входы которого подключены к соответствующим выходам маршрутизатора, при этом информационный выход каждого радиоприемного устройства подключен к соответствующему информационному входу маршрутизатора, а управляющие вход и выход вышеуказанного радиоприемного устройства - к соответствующим управляющим выходу и входу маршрутизатора.
Кроме того, радиопередающее и радиоприемные устройства выполнены с возможностью функционирования в стандарте АРСО 25.
Кроме того, маршрутизатор выполнен с возможностью адресного управления параметрами работы радиоприемных устройств и дистанционного адресного управления параметрами радиопередающего устройства.
Кроме того, маршрутизатор и пульт дистанционного управления выполнены с возможностью подключения к компьютеру для программирования
параметров маршрутизатора, пульта дистанционного управления, а также радиопередающего и радиоприемных устройств.
Кроме того, передающая и приемная антенны удалены друг от друга на расстояние, позволяющее исключить возможность блокирования радиоприемных устройств сигналом, излучаемым радиопередающим устройством.
Кроме того, ТРСС выполнена в виде дуплексных каналов связи, каждый из которых содержит два связанных друг с другом модема.
Кроме того, радиопередающее устройство выполнено с возможностью работы как в цифровом, так и в аналоговом режимах, при этом в цифровом режиме возможно шифрование речевых сообщений и пакетов данных.
Сущность рассматриваемой полезной модели поясняется на рисунке, на котором использованы следующие обозначения: 1 - антенно-согласующее устройство; 2 - приемная антенна; 3 - радиоприемное устройство; 4 - маршрутизатор; 5 - пульт дистанционного управления; 6 - ТРСС; 7 - блоки звуковой и световой индикации; 8 - радиопередающее устройство; 9 - передающая антенна; 10 - многоканальный блок регистрации переговоров.
Рассматриваемая многоканальная система радиосвязи содержит несколько радиоприемных устройств 3, приемную антенну 2, радиопередающее устройство 8 с передающей антенной 9, маршрутизатор 4 и пульт 5 дистанционного управления с блоками 7 звуковой и световой индикации, а также связанную с маршрутизатором 4, пультом 5 дистанционного управления и радиопередающим устройством 8 ТРСС 6. Как вариант, ТРСС 6 может быть выполнена в виде дуплексных каналов связи, каждый из которых содержит два связанных друг с другом модема. В состав системы входят также антенно-согласующее устройство 1, вход которого подключен к приемной антенне 2, а выходы - ко входам радиоприемных устройств 3, и многоканальный блок 10 регистрации переговоров, входы которого подключены к соответствующим выходам маршрутизатора 4, при этом информационный выход каждого радиоприемного устройства 3 подключен к соответствующему информационному входу маршрутизатора 4, а управляющие вход и выход каждого радиоприемного
устройства 3 - к соответствующим управляющим выходу и входу маршрутизатора 4.
Все перечисленные выше блоки применяются в вышеупомянутых радиостанциях (ретрансляторах) "Альтавия-Р152 П23", "Альтавия-Р152 П45", "Альтавия-Р154 П23-П45", работающих в стандарте АРСО 25. Поэтому возможность практической реализации предлагаемой полезной модели не вызывает сомнений.
Рассматриваемая полезная модель работает следующим образом.
Антенно-согласующее устройство 1, вход которого подключен к приемной антенне 2, а выходы - ко входам соответствующих радиоприемных устройств 3, обеспечивает работу всех радиоприемных устройств 3 через общую приемную антенну 2. Радиоприемные устройства 3 принимают свои сигналы независимо друг от друга (каждый на своей частоте), декодируют их и направляют полученные речевые сигналы и декодированные данные на соответствующие информационные входы маршрутизатора 4. Наличие одной приемной антенны 2 выгодно отличает рассматриваемую систему от ближайшего аналога, поскольку упрощает размещение антенного хозяйства на объекте.
В маршрутизаторе 4 происходит обработка декодированных данных и суммирование речевых сигналов при помощи входящего в состав маршрутизатора 4 аудиомикшера (на рисунке он не показан). При необходимости по команде оператора с пульта 5 дистанционного управления через ТРСС 6 (или через дуплексную сеть) и через маршрутизатор 4 можно отключать некоторые радиоприемные устройства 3 (каналы приема), а некоторые оставлять включенными, но отключить их от информационных (речевых) входов маршрутизатора 4.
С выхода входящего в состав маршрутизатора 4 аудиомикшера суммарный речевой сигнал через ТРСС 6 (или по дуплексному каналу связи) направляется в пульт 5 дистанционного управления, где он усиливается и выводится на блоки 7 звуковой и световой индикации. По той же ТРСС 6 (или
по дуплексному каналу связи) с маршрутизатора 4 на пульт 5 дистанционного управления направляются данные, полученные от радиоприемных устройств 3, а также сигналы дополнительной служебной информации о состоянии вышеупомянутых радиоприемных устройств 3 и территориально вынесенного радиопередающего устройства 8, излучающего с помощью передающей антенны 9 достаточно мощный сигнал. Отнесение радиопередающего устройства 8 на достаточно большое расстояние от стойки, в которой размещаются радиоприемные устройства 3, позволяет существенно уменьшить вероятность забивания приемных каналов мощным сигналом радиопередающего устройства 8, благодаря чему еще более повышается надежность работы всей системы.
Радиопередающее устройство 8 может работать как в цифровом, так и в аналоговом режимах. При этом в цифровом режиме возможно шифрование речевых сообщений и пакетов данных, что также повышает надежность работы рассматриваемой системы.
На пульте 5 дистанционного управления с помощью блоков 7 звуковой и световой индикации отображаются состояния каждого из радиоприемных устройств 3 и радиопередающего устройства 8, а также необходимая служебная информация. При нажатии кнопки гарнитуры, подключенной к пульту 5 дистанционного управления, речевой сигнал с микрофона гарнитуры по ТРСС 6 (по дуплексному каналу связи, образованному одной из пар модемов), направляется в маршрутизатор 4 и, далее, по той же ТРСС 6 (по дуплексному каналу связи) он поступает на радиопередающее устройство 8. По тому же каналу связи с пульта 5 дистанционного управления направляется соответствующая команда управления, получив которую радиопередающее устройство 8 переключается на заданный канал и переходит в режим передачи. При отпускании кнопки гарнитуры (или в других ситуациях, определяемых алгоритмом работы системы) на радиопередающее устройство 8 направляется команда его выключения.
Важным свойством рассматриваемой многоканальной системы радиосвязи является то, что она работает в дуплексном режиме, то есть радиоприемные устройства 3 могут работать даже во время работы радиопередающего устройства 8. При этом радиопередающее устройство 8 не забивает их своим сигналом.
Другой важной отличительной особенностью рассматриваемой многоканальной системы радиосвязи является то, что все сигналы с речевых выходов радиоприемных устройств 3, а также сигнал, подаваемый на речевой вход радиопередающего устройства 8, через маршрутизатор 4 направляются на соответствующие входы многоканального блока 10 регистрации переговоров. Это позволяет осуществлять объективный постоянный контроль за работой предлагаемой многоканальной системы радиосвязи и ее оператора (человеческий фактор), что также повышает общую надежность работы системы.
При подключении маршрутизатора 4 и/или пульта 5 дистанционного управления к компьютеру (на рисунке он не показан), на котором установлено соответствующее программное обеспечение, оператор имеет возможность проводить настройку блоков системы, регулировку их параметров и обновление встроенного программного обеспечения.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет создавать надежные системы радиосвязи на железнодорожном транспорте.
Соответственно, использование данной полезной модели позволяет расширить сферу возможного применения систем стандарта АРСО-25.