КОМПЛЕКС ВНУТРИОБЪЕКТОВОЙ ЦИФРОВОЙ СВЯЗИ И ТРАНСЛЯЦИИ
INTRA-OBJECT DIGITAL COMMUNICATION AND BROADCASTING COMPLEX

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к технике передачи аналоговой и цифровой информации и может быть использовано для организации внутриобъектовой цифровой громкоговорящей, телефонной, видео связи и трансляции на стационарных и подвижных объектах, в том числе на объектах наземного и морского базирования.
Известна система внутрикорабельной громкоговорящей связи и трансляции. (Патент РФ №2131168 от 29.05.1996 г., кл. Н04В 13/00). Система предназначена для организации внутрикорабельной громкоговорящей и телефонной связи. Эта система рассчитана на использование коммутационных центров (КЦ), которые последовательно соединены между собой цифровыми каналами стандарта Е1 (2,048 Мбит/с) с помощью волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), а к ним подсоединены коммутаторы и пульты, блоки каютных и отсечных громкоговорителей и других линий.
Известна Автоматизированная система интегральной цифровой связи. (Патент РФ №2188511 от 25.02.2000 г., кл. Н04В 13/00). Система состоит из центрального блока коммутации (ЦБК) и блоков коммутации (БК) к которым подключены источники информации и абоненты. ЦБК и БК соединены между собой цифровыми каналами стандарта Е1 (2,048 Мбит/с) с помощью волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).
Известен Унифицированный комплекс внутрикорабельной связи. (Патент РФ на №2261530 от 12.05.2003 г., кл. Н04В 13/00). Комплекс содержит интегральные коммутационные центры (ИКЦ), каждый из которых связан со всеми другими центрами цифровыми каналами стандарта Е1 (2,048 Мбит/с) с помощью волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). К каждому ИКЦ подключены аналоговые абонентские устройства (АУ), а к АУ подключены электроакустические преобразователи.
Известна Многофункциональная система внутрикорабельной связи. (Патент РФ №2304349 от 08.07.2005 г., кл. Н04В 13/00). Система состоит из центрального блока коммутации (БЦК) и коммутационных центров (КЦ), соединенных между собой цифровыми каналами стандарта Е1 (2,048 Мбит/с) с помощью волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), оконечного оборудования (аппаратура передачи данных, факсимильные, телефонные и телеграфные аппараты, пульт оператора).
Недостатками приведенных аналогов является то, что их система коммутации основывается на использовании технологии цифровой связи с коммутацией каналов и к этой цифровой системе коммутации подключена аналоговое оконечное оборудование, что обуславливает низкую пропускную способность сети, недостаточную надежность и ограниченную функциональность.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является Корабельная цифровая система громкоговорящей связи и оповещения. (Патент РФ №2492583 от 19.07.2011 г., кл. Н04М 9/08). Система состоит из цифровой сети интегрального обслуживания (ЦСИО), к которой присоединены абонентские устройства, блоки каютных и отсечных громкоговорителей, автоматическая телефонная станция, цифровые и аналоговые телефонные аппараты, модуль аналогового интерфейса, к которому подключен модуль базовой радиостанции для осуществления радиосвязи с портативными радиостанциями. Установление соединений в системе осуществляется методом IP-коммутации.
Недостатком прототипа является то, что ЦСИО использует технологию цифровой канальной коммутации (каналы 2B+D, 30B+D), которая требует наличия преобразователей интерфейсов для подключения к ней абонентских окончаний, использующих технологию IP-коммутации, что вносит дополнительные временные задержки, для осуществления телефонной связи системе требуется автоматическая телефонная станция, система не обеспечивает видеосвязь между абонентами и беспроводной абонентский доступ.
Целью изобретения является, расширение функциональных возможностей, повышение оперативности, надежности и живучести внутриобъектовой связи, повышение уровня унификации оборудования.
Поставленная цель достигается за счет построения комплекса по принципу масштабируемой локальной вычислительной сети на основе технологии Ethernet 10/100/1000Base-T, создания множества обходных резервных каналов между магистральными коммутаторами цифровой связи (МКЦС), дублированных каналов у абонентских коммутаторов цифровой связи (АКЦС) и абонентских терминалов (AT), использования технологии Ethernet РоЕ плюс для питания AT и телефонных аппаратов (ТА), включения в состав комплекса оборудования видео связи и беспроводного абонентского доступа, использования у большей части оборудования единых схемотехнических и конструктивных решений.
Функциональная схема комплекса внутриобъектовой цифровой связи и трансляции (КВЦСТ) приведена на иллюстрации 1. Основным элементом комплекса является цифровая распределенная масштабируемая сеть на основе Gigabit Ethernet состоящая из МКЦС (1), соединенных между собой магистральными каналами Ethernet 1000Base-T (2). К МКЦС каналами Ethernet 1000Base-T (3) подключаются АКЦС (4), прибор трансляции художественных передач ПТХП (5), концентраторы линий художественной КЛХТ (6) и командной КЛКТ (7) трансляции, устройство громкоговорящей связи с внешними корреспондентами УГС-ВК (8), цифровое устройство регистрации переговоров ЦУРП (9), абонентский коммутатор беспроводного доступа АКБД (10), прибор сопряжения с внешними системами ПСВС (11), автоматизированное рабочее место технического обслуживания АРМ-ТО (12), причем для повышения надежности и живучести связи каждый АКЦС подключается к двум МКЦС.К АКЦС каналами Ethernet 10/100Base-TX РоЕ Plus (13) подключаются AT (14), ТА (15) и многофункциональный абонентский видео терминал МФА-ВТ (20), причем для повышения надежности и живучести связи каждый AT подключается к двум АКЦС. Для обеспечения видеосвязи каждый абонентский терминал имеет встроенную видеокамеру и возможность подключения внешней видео панели ВП (16). К КЛКТ подключаются громкоговорители (17), а к КЛХТ устройства прослушивания художественных передач (18). К АКБД по радиоканалу, использующему технологию CDMA, подключаются беспроводные абонентские терминалы БАТ(19).
МКЦС имеет 5 портов магистральной сети Ethernet 1000Base-T (IEEE 802.3ab) для соединения друг с другом и 4 порта локальной сети Ethernet 1000Base-T для подключения абонентов локальной сети. МКЦС прозрачен для любого вида трафика. Электропитание осуществляется от сети постоянного тока напряжением 27 В.
АКЦС имеет 2 порта Ethernet 1000Base-T для подключения к двум МКЦС и 8 абонентских портов Ethernet 10/100Base-TX РоЕ Plus (IEEE 802.3at). АКЦС прозрачен для любого вида трафика. Электропитание осуществляется от сети постоянного тока напряжением 48 В.
ПТХП имеет 2 порта Ethernet 1000Base-T для подключения к двум МКЦС, два USB порта для подключения внешних источников вещания, аналоговый НЧ-вход для подключения радиоприемника и аналоговый порт для подключения микрофона.
КЛХТ имеет 2 порта Ethernet 1000Base-T для подключения к двум МКЦС и 8 портов Ethernet 10/100Base-TX РоЕ Plus для подключения устройств прослушивания художественных передач. Электропитание КЛХТ осуществляется от сети постоянного тока напряжением 48 В.
КЛКТ имеет 2 порта Ethernet 1000Base-T для подключения к двум МКЦС и 8 аналоговых выходов для подключения громкоговорителей мощностью до 5 Вт каждый. Электропитание КЛКТ осуществляется от сети постоянного тока напряжением 27 В.
УГС-ВК имеет 2 порта Ethernet 1000Base-T для подключения к двум МКЦС и 4 аналоговых выхода для подключения громкоговорителей мощностью до 50 Вт каждый. Электропитание УГС-ВК осуществляется от сети постоянного тока напряжением 27 В.
ЦУРП имеет 2 порта Ethernet 1000Base-T для подключения к двум МКЦС и два USB порта для подключения устройств считывания информации. Электропитание ЦУРП осуществляется от сети постоянного тока напряжением 27 В.
АКБД имеет 2 порта Ethernet 1000Base-T для подключения к двум МКЦС и радио интерфейс CDMA. Электропитание АКБД осуществляется от сети постоянного тока напряжением 27 В.
АРМ-ТО представляет собой персональный компьютер с установленным специальным программным обеспечением и со следующими минимальными системными требованиями:
диагональ экрана не менее 15";
процессор минимум Intel Core i3;
оперативная память не менее 4 ГБ;
жесткий диск SSD не менее 256 ГБ;
разъем RJ45 и слот для карт памяти SD;
USB-мышь;
ОС Linux (ядро не ниже версии 4.4), рекомендуется Linux Mint 18.3 или старше.
С АРМ-ТО осуществляется начальное конфигурирование комплекса и мониторинг его функционирования в процессе эксплуатации. Конфигурирование комплекса заключается в настройке IP-адресов и портов AT и ТА.
При настройке AT задаются следующие параметры:
- физическое расположение на объекте;
- тип AT;
- присвоение имени абонента AT;
- назначение приоритета;
- привязка к серийному номеру;
- присвоение IP адреса;
- программирование всех кнопок AT.
При настройке ТА задаются следующие параметры:
- номерной план;
- присвоение телефонным аппаратам абонентских номеров и имен абонентов;
- привязка к серийному номеру;
- присвоение IP адреса;
- назначение приоритета.
AT в вариантах исполнения от 1-го до 30 направлений прямой связи, имеет 2 порта Ethernet 10/100Base-Tx РоЕ Plus для подключения к двум АКЦС, аналоговый вход для подключения внешнего микрофона, аналоговый выход для подключения внешнего громкоговорителя, аналоговый выход для подключения внешнего светосигнального устройства и цифровой выход HDMI для подключения внешней видео панели. С целью повышения надежности и живучести связи электропитание AT осуществляется от 2-х независимых сетей постоянного тока напряжением 27 В и по 2-м независимым каналам Ethernet по технологии РоЕ Plus.
ВП имеет интерфейс HDMI для подключения к AT. Электропитание ВП осуществляется от сети постоянного тока напряжением 27 В.
ТА имеет порт Ethernet 10/100Base-Tx РоЕ Plus для подключения к АКЦС. Установление связи между ТА осуществляется по IP-протоколу в соответствии с номерным планом, хранящемся в постоянном запоминающем устройстве каждого ТА. Электропитание ТА осуществляется от сети постоянного тока напряжением 27 В и по каналу Ethernet по технологии РоЕ Plus.
Устройство прослушивания художественных передач имеет порт Ethernet 10/100Base-Tx РоЕ Plus для подключения к КЛХТ, USB порт для подключения внешнего накопителя данных и аналоговый выход для подключения наушников или активных колонок. Электропитание осуществляется по каналу Ethernet по технологии РоЕ Plus.
ПСВС имеет 2 порта Ethernet 1000Base-T для подключения к двум МКЦС, 2 порта Ethernet 10/100Base-Tx, два порта RS-485/422, один порт El (ISDN PRI), два аналоговых порта FXO для подключения к внешней АТС.
БАТ имеет радио интерфейс CDMA и USB порт для обеспечения начального конфигурирования устройства. Электропитание осуществляется от встроенного аккумулятора.
МФА-ВТ имеет 2 порта Ethernet 10/100Base-Tx РоЕ Plus для подключения к двум АКЦС. Электропитание осуществляется от 2-х независимых сетей постоянного тока напряжением 27 В и по 2-м независимым каналам Ethernet по технологии РоЕ Plus.
С целью повышения схемотехнической унификации МКЦС, АКЦС, КЛХТ, КЛКТ, AT, ТА, ПСВС выполнены в виде микро ЭВМ на базе отечественного процессорного модуля «Цинк-20», функционирующей под управлением отечественной операционной системы ЗОС РВ «Нейтрино» КПДА. 10964-01, имеющей различные интерфейсы и периферию в зависимости от типа изделия.
С целью повышения конструктивной унификации МКЦС, АКЦС, КЛХТ, КЛКТ, ПТХП и ЦУРП ПСВС выполнены в одном конструктивном исполнении, все AT и ПСВС выполнены в другом едином конструктивном исполнении.
КВЦСТ обеспечивает функционирование в следующих режимах:
- громкоговорящей циркулярной связи;
- громкоговорящей двухсторонней связи;
- трансляции;
- мегафонной связи;
- телефонной связи;
- видеосвязи;
- передачи сигналов оповещения;
- регистрации команд и переговоров персонала.
В режиме громкоговорящей циркулярной связи комплекс обеспечивает:
- циркулярную громкоговорящую связь старших (назначенных в соответствии с конфигурацией) абонентских терминалов (AT) со всеми AT комплекса, как с использованием встроенного в AT микрофона, так и внешнего подключаемого микрофона;
- выборочную циркулярную громкоговорящую связь (циркуляр по списку) старших AT с младшими.
В режиме громкоговорящей двухсторонней связи комплекс обеспечивает:
- громкоговорящую дуплексную парную связь старшего AT с младшим с возможностью подключения к разговору (по инициативе старшего AT, или по вызову младшего AT) дополнительных абонентов с возможностью их последующего отключения, как с использованием встроенного в AT микрофона и динамика, так и с использованием подключаемого внешнего микрофона и динамика, или микротелефонной гарнитуры;
- передачу звукового и светового сигнала вызова от младшего AT старшему;
- передачу звукового и светового сигнала экстренного вызова от младшего AT старшему;
- передачу дополнительного светового сигнала вызова младшему AT, расположенному в шумном помещении, с использованием внешнего светосигнального устройства (УСС), подключенного к AT.
В режиме трансляции комплекс обеспечивает:
- передачу речевых команд и распоряжений с назначенных AT по четырем линиям боевой трансляции избирательно в любом сочетании или циркулярно в диапазоне частот от 300 до 3400 Гц;
- трансляцию художественных и информационных передач по четырем каналам художественной трансляции избирательно в любом сочетании или циркулярно в диапазоне частот от 200 до 10000 Гц от следующих источников:
микрофона;
радиоприемника;
проигрывателя CD/CD-R/CD-RW:
внешнего накопителя данных.
В режиме мегафонной связи комплекс обеспечивает:
- речевую мегафонную связь назначенных AT с удаленными внешними объектами по четырем линиям избирательно в любом сочетании или циркулярно;
- номинальную мощность в каждой линии не менее 50 Вт.В режиме телефонной связи комплекс обеспечивает:
- внутриобъектовую телефонную связь;
- телефонную связь с внешними автоматическими телефонными станциями (АТС) по подключаемым к комплексу проводным каналам связи.
В режиме видеосвязи комплекс должен обеспечивает:
- установление двухсторонней парной видеотелефонной связи между AT, оборудованными встроенными или подключаемыми видеокамерами и видео панелями;
- установление видеоконференцсвязи между группой AT (до 6 AT в группе), оборудованных встроенными или подключаемыми видеокамерами и видео панелями.
В режиме передачи сигналов оповещения комплекс обеспечивает автоматическое формирование и передачу по каналам командной и художественной трансляции звуковых аварийных сигналов и сигналов оповещения.
В режиме регистрации команд и переговоров персонала комплекс обеспечивает считывание всей входящей и исходящей цифровой информации с любых, назначенных оператором AT, маршрутизацию цифровых потоков с этих терминалов на сетевые устройства цифровой записи и воспроизведения, хранение записанной информации с последующим воспроизведением.
Настоящее изобретение позволяет расширить функциональные возможности, повысить оперативность, надежность и живучесть комплекса внутриобъектовой цифровой связи и повысить уровень унификации комплектующего оборудования.