ТЕРМИНАЛ БЕСПРОВОДНОЙ ГОЛОСОВОЙ СВЯЗИ

Область техники, к которой относится: полезная модель
Настоящая полезная модель относится к области беспроводной голосовой связи с использованием транспортной среды локальных и (или) глобальных проводных и (или) беспроводных сетей передачи данных.
Уровень техники
Из существующего уровня техники, с точки зрения единства назначения, известна радиостанция, выполняющая функцию передачи речевой информации на аналогичные устройства с помощью радиоволн, которая, в общем случае, включает: низкочастотный тракт, модулятор, демодулятор, высокочастотный передающий тракт (передатчик), высокочастотный приемный тракт (приемник), и осуществляет передачу речевой информации на другие подобные устройства, а также прием речевой информации. Существует множество вариантов радиостанций - от простейших одноканальных до сложных многодиапазонных конструкций (Лаповок Я.С. Я строю KB радиостанцию. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Патриот, 1992, ISBN 5-7030-0410-1). Все подобные устройства базируются на принципах, обоснованных в ранних разработках Н.Теслы (патенты US 645576, опубл. 20 марта 1900 года; US 649621, опубл. 15 мая 1900 г).
Наибольшее распространение в гражданских системах подвижной связи получили симплексные радиостанции, работающие на определенной частоте в УКВ диапазоне радиоволн, распространяющихся в пределах прямой видимости, и осуществляющие связь между собой или с базовой радиостанцией непосредственно, либо, реже, через ретранслятор.
Недостатками данного технического решения являются: ограниченная дальность связи, необходимость применения мощных неэкономичных радиочастотных усилителей, применения достаточно громоздких антенн и расположения их определенным образом, сильная зависимость качества сигнала (вплоть до полного замирания) от рельефа местности, препятствий, помех, удаленности от корреспондента, а также невозможность приема сигнала корреспондента во время передачи своего сигнала. Кроме того, таким системам связи свойственно нерациональное использование частотного ресурса, поскольку одна радиостанция во время передачи полностью занимает (блокирует) частотный канал.
Более поздние разработки, некоторая часть из которых применяется на практике, теоретически позволяют уменьшить некоторые отрицательные эффекты. В частности, известна радиостанция (RU 2225673 C2, опубл. 10.03.2004), в которой применяется решение, обеспечивающее дуплексный режим при работе на одной частоте. Также известен способ и система прерывания передающего абонента в системе беспроводной связи (RU 2418392 C2, опубл. 10.05.2011), требующий, однако, наличие второго канала для передачи служебных сигналов, а следовательно - усложнения схемы.
Несмотря на указанные недостатки, радиостанции применяются в сфере коммуникаций весьма широко благодаря двум основным признакам. Первый признак - свойство радиовещания, благодаря которому передающую радиостанцию в режиме реального времени одновременно слышат все аналогично настроенные устройства в зоне действия связи. Это подтверждает востребованность именно такой функциональности в устройствах связи. Второй признак - простота в обращении и минимум органов управления, используемых в процессе коммуникации.
Наиболее эффективно технические проблемы радиосвязи, обусловленные явлением затухания радиоволн, решаются при построении беспроводных сотовых сетей, в которых оптимизируется использование частотных каналов и осуществляется передача (хэндовер) абонентских устройств от одной стационарной базовой станции к другой без прерывания связи (US 4670899, опубл. 2.06.1987; US 6269087, опубл. 31.07.2001). Известен портативный беспроводной коммуникационный аппарат для работы в подобных сетях (US 4903325, опубл. 20.02.1990) - один из прототипов современных мобильных телефонов. Известно также современное устройство - двухрежимный мобильный терминал с двойным резервированием (RU 2434367 С2, опубл. 20.11.2011), работающий в разных режимах цифровых сетей, например в GSM и WCDMA.
Недостатком вышеуказанных технических решений и устройств, предназначенных для работы в сотовых сетях, являются то, что голосовая связь в них осуществляется между двумя (реже - несколькими) абонентами в сеансовом режиме (соединение - разговор - рассоединение). При этом время установления соединения для каждого сеанса может колебаться от сотен миллисекунд до нескольких секунд. Кроме того, в известных устройствах такого типа после установления соединения голосовая информация передается все время, при этом отсутствуют средства отслеживания событий, которые могли бы прекращать и возобновлять передачу голосовой информации по мере необходимости. Таким образом, данные устройства непригодны для использования в той области, где обычно применяются радиостанции (постоянная и мгновенная связь с другими пользователями в группе или с диспетчером группы).
Известны также комбинированные решения, которые можно использовать и как радиостанцию с ограниченным радиусом действия и как терминал сотовой связи (WO/2006/097783, опубл. 21.09.2006; RU 2280961 C2 опубл. 27.07.2006; RU 2351074 C2, опубл. 27.03.2009). Однако, фактически данные решения представляют собой два разнородных устройства, объединенных в едином корпусе. Соответственно, для них также характерны названные недостатки.
Раскрытие полезной модели
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является устранение вышеперечисленных недостатков известных из уровня техники устройств.
Техническим результатом заявленного устройства является обеспечение возможности передачи через него речевой информации на другие подобные устройства или их группы и/или совместимые с ними аппаратно-программные комплексы немедленно после наступления события активации передачи, с использованием существующих беспроводных сетей; расширение арсенала технических средств для оперативной голосовой связи.
Указанный технический результат достигается за счет того, терминал беспроводной голосовой связи, содержит корпус, выносной или встроенный микрофон, громкоговоритель, источник питания, электронный модуль управления на базе микропроцессора или микроконтроллера, отличающийся тем, что содержит устройство беспроводной связи, которое подключено к модулю управления с возможностью обмена информацией с ним, модуль контроля событий активации передачи, представляющий собой электронную схему на базе микропроцессора или микроконтроллера, выполненную с возможностью формирования управляющих сигналов активации и деактивации передачи на основании изменения состояния присоединенных к ней органов управления и датчиков, выполненных с возможностью реагировать на внешние события, причем электронная схема присоединена к модулю управления с возможностью передачи этих управляющих сигналов, при этом терминал выполнен с возможностью реагировать на событие активацией передачи оцифрованной речевой информации.
Кроме того, терминал может быть выполнен с возможностью реагировать на событие активацией передачи оцифрованной речевой информации, где событием является определенная управляющая команда пользователя и/или управляющий сигнал с другого устройства.
Кроме того, терминал может быть выполнен с возможностью реагировать на событие активацией передачи оцифрованной речевой информации, где событием является появление в зоне действия его микрофона звука с определенными характеристиками и/или изменение ориентации самого терминала в пространстве. Кроме того, терминал дополнительно содержит интерфейс для соединения его с другими аудиоустройствами или с радиостанциями (трансиверами) для ретрансляции сигнала.
Кроме того, терминал дополнительно содержит интерфейс для взаимодействия с другими электронными устройствами для управления ими и получения информации об их состоянии.
Кроме того, терминал дополнительно содержит радиомодуль (приемопередатчик). Кроме того, терминал дополнительно содержит аппаратные средства для ввода, передачи, приема и отображения текстовых и/или графических и/или видео данных и/или файлов данных.
Терминал дополнительно содержит систему определения пространственного положения с возможностью передачи информации о нем на другие устройства, с которыми осуществляется взаимодействие.
Система беспроводной голосовой связи содержит, по крайней мере, одну сеть беспроводной связи и, по крайней мере, два терминала беспроводной голосовой связи.
Краткое описание чертежей
Признаки и сущность полезной модели поясняются чертежами:
Фиг.1 - структурная схема модулей полезной модели.
Фиг.2 - блок-схема работы полезной модели.
Фиг.3 - блок-схема работы модуля контроля событий активации передачи.
Фиг.4 - схема взаимодействия двух экземпляров полезной модели.
Фиг.5 - схема взаимодействия нескольких экземпляров полезной модели.
Осуществление полезной модели
Далее будут подробно описаны варианты осуществления полезной модели в комбинации с прилагаемыми чертежами.
На Фиг.1 изображена структурная схема модулей полезной модели, в наиболее общем виде включающая: корпус 1, выносной или встроенный микрофон 2, громкоговоритель 3, источник питания 4, модуль управления - электронная схема на базе микропроцессора 5, устройство беспроводной связи 6, модуль контроля событий активации передачи 7.
Корпус 1 служит основой для размещения внутренних элементов устройства, защищает их от механических повреждений и обеспечивает удобство использования. На корпусе размещены органы управления терминалом, по минимуму: кнопка включения-выключения, регулятор громкости, индикаторы статуса, разъемы для подключения внешних устройств. Также на корпусе может находиться кнопка активации передачи.
Выносной или встроенный микрофон 2 преобразует акустические волны звуковой частоты в электрические колебания для их последующей обработки. Конструктивно микрофон находится в корпусе устройства или вне корпуса и соединен с электронной схемой модуля управления 5 напрямую, кабелем, либо посредством беспроводных технологий. В случае, если микрофон выполнен выносным, кнопка активации передачи для удобства пользования размещена на его корпусе. В качестве микрофона может быть, например, использован МЭМС микрофон модели MP45DT01, имеющий однобитный PDM выход.
Громкоговоритель 3 служит для воспроизведения звуковой информации, адресованной пользователю. Конструктивно может находится в корпусе устройства или вне корпуса и быть соединенным с электронной схемой модуля управления 5 напрямую, либо посредством беспроводных технологий.
Источник питания 4 размещен в корпусе терминала и обеспечивает электропитание электронной схемы модуля управления 5, модуля доступа в сеть передачи данных 6, а также, при необходимости, дополнительных модулей и внешних устройств. Источником питания может являться батарея (аккумулятор) или электронная схема, получающая питание от внешнего источника.
Электронная схема модуля управления на базе микропроцессора 5 обеспечивает функционирование устройства: обработку звука, опрос состояния органов управления, запоминание установок, реагирование на изменение статуса органов управления, изменение состояния индикаторов, проверку условия активации передачи, передачу информации через устройство беспроводной связи 6 в сеть передачи данных, прием и обработку информации из сети. Модуль управления может быть реализован, например, на основе микросхемы ВСМ2835, которая содержит микроконтроллер, PCM/I2S аудио интерфейс, а также порты и интерфейсы для подключения периферийных устройств и модулей. Модуль управления выполняет вышеперечисленные функции за счет записанного заданного набора команд, общий принцип работы которых отражен на диаграмме алгоритма (см. Фиг.2) и подробно описан ниже. Кроме того, в модуль управления может входить цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) и усилитель низкой частоты (УНЧ), реализованные, например, на базе комбинированной микросхемы CS43L22, вход которой подключен к микропроцессору ВСМ2835 по интерфейсу I2S, а выход соединен непосредственно с громкоговорителем. Кроме того, в модуль управления может входить аудиопроцессор, выполняющий функции АЦП/ЦАП и аппаратного кодека в дуплексном режиме, например, на базе микросхемы с низким энергопотреблением VS1063, имеющей микрофонный и линейный входы и подключенной к микропроцессору ВСМ2835 по интерфейсу I2S и/или UART. Кроме того, в модуль управления может входить запоминающее устройство (память). Память выполняет функции хранения данных конфигурации устройства при выключенном питании, а также используется в процессе работы в качестве буфера для хранения аудиоданных. В качестве запоминающего устройства, например, может применяться карта типа SD, подключенная к микропроцессору ВСМ2835 через имеющийся в нем интерфейс ЕММС.
Устройство беспроводной связи 6 производит обмен информацией с другими экземплярами устройств через сети передачи данных и может, в зависимости от назначения устройства, работать в какой-либо из цифровых сетей стандартов: IEEE 802.11 (Wi-Fi), 802.16 (WiMax), GSM/GPRS (2G), IMT-2000 (3G), LTE (4G) и иных, обеспечивающих необходимую скорость передачи данных 64 кБит/с и более. В качестве устройства беспроводной связи могут, например, использоваться следующие компоненты: микросборка SQN1280 (IEEE 802.16), подключенная к микропроцессору ВСМ2835 через интерфейс SPI; микросборка SIM5320E (2G/3G), подключенная к микропроцессору ВСМ2835 через интерфейс USB; микросборка SQN3140 (LTE), подключенная к микропроцессору ВСМ2835 через интерфейс SPI. Кроме того, в настоящее время выпускаются электронные компоненты, рассчитанные на несколько стандартов, которые могут поддерживать работу в нескольких сетях одновременно или по очереди, например, микросхема ВСМ2091, работающая в диапазонах 850/900/1800/1900/2100 МГц. Выделение модуля 6 из основной электронной схемы позволяет использовать готовые унифицированные устройства, более простым способом (заменой модуля) обеспечить соответствие полезной модели национальным стандартам в области электросвязи и местным условиям, а также обеспечить ремонтопригодность и упростить наладку изделий. В то же время конструктивно устройство беспроводной связи 6 может располагаться либо на той же печатной плате, что и основная электронная схема, либо отдельно.
Модуль контроля событий активации передачи 7 представляет собой электронную схему, которая подключена к модулю управления 5 с возможностью обмена информацией с ним через интерфейс UART. Конструктивно модуль контроля событий активации передачи 7 может располагаться либо на той же печатной плате, что и основная электронная схема, либо отдельно. Функцией модуля контроля событий является отслеживание состояния датчиков событий и устройств, подключенных к этому модулю, и передача информации об их состоянии в модуль управления 5 в качестве сигнала для активации передачи оцифрованной речевой информации после наступления события активации передачи. Событиями активации передачи могут являться, например: управляющая команда пользователя, управляющий сигнал с другого устройства в сети, появление в зоне действия микрофона звука с определенными характеристиками, изменение ориентации самого терминала в пространстве, изменение состояния электронного устройства, подключенного к терминалу через интерфейс. Дополнительной функцией модуля контроля событий может быть, например, отслеживание состояния электронного устройства, подключенного к терминалу через интерфейс, передача информации об его состоянии в модуль управления 5, а также коммутация аналоговых аудиоцепей входа и выхода. Модуль контроля событий активации передачи может быть реализован, например, на основе микросхемы серии STM32F100C, которая содержит USART, I2C, SPI, СЕС интерфейсы для подключения периферийных устройств и модулей, порты GPIO, а также многоканальные цифро-аналоговый преобразователь ЦАП (DAC) и аналого-цифровой преобразователь АЦП (ADC). В состав модуля контроля событий могут быть включен также минимальный набор органов управления (кнопки-микровыключатели, подключенные к отдельным выводам порта GPIO микросхемы STM32F100C) и индикаторов (светодиоды, подключенные к отдельным выводам порта GPIO микросхемы STM32F100C). Другой вариант исполнения полезной модели может предусматривать возможность коммутации аналоговых аудиоцепей входа и выхода звука между самим терминалом и внешним аудиоустройством, подключенным к нему через интерфейс - в этом случае в состав модуля контроля событий могут быть включены дискретные элементы коммутации, например, реле и транзисторы, управляемые через порт GPIO микросхемы STM32F100C. Это может применяться и в случае реализации полезной модели, где в состав терминала входит радиомодуль. В случае, если вариант исполнения полезной модели не предусматривает необходимости подключения большого количества датчиков и индикаторов, возможно, например, исполнение модуля контроля событий активации передачи с использованием свободных портов модуля управления и/или с применением микроконтроллера с меньшим количеством портов и интерфейсов. При этом модуль контроля событий активации передачи выполняет вышеперечисленные функции за счет прошивки заданного набора команд, общий принцип работы которых отражен на диаграмме алгоритма (см. Фиг.3) и подробно описан ниже.
Для обеспечения дополнительной функциональности полезная модель может быть дополнена следующими компонентами:
1) акселерометром или датчиком положения - если событием активации передачи является изменение ориентации самого терминала в пространстве;
2) интерфейсом (интерфейсами) в виде портов и разъемов - для взаимодействия с другими электронными устройствами или внешними аудиоустройствами;
3) дополнительным однорежимным или многорежимным модемом (или сетевым адаптером) - для обеспечения работы в сети дополнительного стандарта, либо для обеспечения работы более чем в одной сети (группе);
4) дисплеем - для приема и демонстрации пользователю текстовых и (или) графических и (или) видео данных, для ввода и передачи текстовых и (или) графических данных;
5) клавиатурой - для ввода и передачи текстовых и (или) графических данных;
6) видеокамерой - для передачи фото и (или) видео данных;
7) радиомодулем (премопередатчиком) для непосредственной связи аналогичных устройств без использования СПД или когда СПД недоступна. При этом предусмотрен ручной (в том числе дистанционный) или автоматический выбор одного из режимов работы терминала - с использованием только СПД, с использованием только радиомодуля, или комбинированного;
8) системой определения своего местоположения.
Датчик положения может быть реализован, например, на основе микросхемы MMA7455L, подключенной к микросхеме STM32F100C через интерфейс SPI. Интерфейс для взаимодействия с другими электронными устройствами или аудиоустройствами может быть реализован, например, в виде многоконтактного разъема (разъемов), отдельные выводы которого (которых) подключены к отдельным выводам порта GPIO микросхемы STM32F100C. В качестве дополнительного однорежимного или многорежимного модема (или сетевого адаптера) может быть использовано, например, любое серийно выпускаемое устройство данного назначения, подключенное к микропроцессору ВСМ2835 через имеющийся интерфейс USB. В качестве дисплея может быть использован, например, один из модулей типа МТ 12232, WG12232E-TML, подключенный к микропроцессору ВСМ2835 через выводы порта GPIO, или модуль PCD8544, подключенный к микросхеме STM32F100C через интерфейс SPI. Клавиатура терминала может быть реализована, например, в виде набора кнопок-микровыключателей, подключенных к отдельным выводам порта GPIO микросхемы STM32F100C или, в другом варианте исполнения, к отдельным выводам порта GPIO микропроцессора ВСМ2835. Система определения своего местоположения может быть реализована, например, на основе модуля STA8088F, подключенного к микропроцессору ВСМ2835 через интерфейс I2C и обеспечивающего прием сигналов систем GLONASS, GPS, Galileo, QZSS.
Лучший вариант осуществления полезной модели может включать все вышеперечисленные дополнительные компоненты для реализации максимальной функциональности.
На Фиг.2 изображена блок-схема работы полезной модели. Предполагается, что терминал 8 предварительно включен, имеет соединение с СПД 9. На предварительном этапе в описанном выше варианте реализации полезной модели микропроцессор ВСМ2835 модуля управления через имеющийся в нем интерфейс ЕММС производит считывание таблицы параметров из памяти SD. В таблице параметров содержится как минимум один сетевой адрес другого экземпляра терминала, с которым предполагается обмен аудиоданными (далее по тексту такие терминалы именуются совместимыми) и/или адрес подсети для передачи информации неопределенному кругу подключенных к ней устройств. Также в таблице параметров могут сохраняться настройки громкости звука, перечень событий, при которых будет происходить передача речевой информации, величина фрейма, иная служебная информация, необходимая для функционирования устройства. В другом варианте исполнения полезной модели, в таблице параметров может содержаться адрес сервера, на котором хранится таблица параметров. В этом случае параметры считываются с сервера и, таким образом, могут изменяться администратором централизованно. Предварительный этап может включать также идентификацию статуса совместимых с терминалом устройств (корреспондентов), доступных либо недоступных для взаимодействия.
Электронная схема модуля управления терминала осуществляет постоянный аудиозахват 10 звука в зоне действия микрофона и производит преобразование фрагментов аналогового аудиосигнала установленной длительности в цифровую форму - фреймы 11. Аналого-цифровое преобразование осуществляется непосредственно в микрофоне, имеющий однобитный PDM выход. В другом варианте исполнения полезной модели, в случае использования аналогового микрофона, аналого-цифровое преобразование может производиться, например, в модуле контроля событий активации передачи, микросхема которого STM32F100C содержит многоканальные цифро-аналоговый преобразователь (DAC) и аналого-цифровой преобразователь (ADC) либо в аудиопроцессоре. Цифровой аудиопоток поступает на вход подсистемы РСМ микропроцессора ВСМ2835 модуля управления и накапливается в буфере. После накопления количества данных, соответствующих установленной величине фрейма (например, 20 мс или 160 сэмплов), фрейм, с помощью подсистемы DMA, копируется в оперативную память микропроцессора, а буфер освобождается. Затем выполняется проверка условия активации передачи 12. Таким условием может быть действие самого пользователя (например, нажатие на кнопку), команда с удаленного терминала, состояние датчика положения. Как описано выше, состояние датчиков и интерфейсов отслеживает модуль контроля событий активации передачи (см. Фиг.3), который передает информацию об их состоянии в модуль управления. Микропрограмма модуля управления сравнивает информацию о состоянии датчиков с перечнем событий, при которых должна происходить передача речевой информации. В случае обнаружения совпадений, фрейм аудиоданных передается посредством устройства беспроводной связи 14 и сети передачи данных на совместимые терминалы, адрес (адреса) которых содержатся в таблице параметров модуля управления.
Также событием активации передачи может быть появление в зоне действия микрофона звука с определенными характеристиками (амплитудой, частотой или спектром), поэтому аудиозахват происходит постоянно. В этом случае, микропрограмма модуля управления производит анализ фрейма, поступившего в оперативную память микропроцессора. Это может быть осуществлено, например, путем вычисления средней величины сэмплов, составляющих фрейм. Если средняя величина сэмплов существенно превышает фоновый уровень, это означает, что в зоне действия микрофона появился звук с достаточной для передачи амплитудой. В случае, если условие активации передачи выполнено, происходит кодирование фреймов в буфер 13. Современные СПД не накладывают существенные ограничения на объем передаваемой информации. В показанном варианте исполнения полезной модели, компрессия или дополнительная обработка фреймов кодеком не производится, аудиоданные передаются без потери качества. Под кодированием 13 подразумевается формирование пакета данных, состоящего из команды-маркера и самого необработанного фрейма. Сформированный таким образом пакет передается непосредственно в сеть 14. За счет этого упрощается алгоритм работы микропроцессора и снижается его энергопотреблении, что положительно сказывается на времени автономной работы терминала.
В другом варианте исполнения, для того, чтобы при передаче аудиоданные занимали меньший объем и передача их для устройств-адресатов 14 в сети выполнялась быстрее, этап кодирования 13 включает предварительную обработку фреймов кодеком. Предусмотрено применение кодека ITU-T G.722, стандартизованного Международным союзом электросвязи. В данном кодеке применяется частота дискретизации 16 кГц, что согласуется с возможностями микропроцессора ВСМ2835 модуля управления. Для кодирования речевого сигнала могут применяться и другие известные кодеки, например кодек с открытыми исходными кодами Speex, в котором применяется переменная частота дискретизации и величина фрейма 30 мс.
В другом варианте реализации полезной модели возможно применение аппаратного кодека - аудиопроцессора на базе микросхемы VS1063, входящей в состав модуля управления и подключенной к микропроцессору ВСМ2835 по интерфейсу I2S. В этом случае аналоговый аудиосигнал с микрофона или линейного входа терминала поступает на вход MICP аудиопроцессора, проходит через интегрированный микшер, преобразуется в цифровой вид встроенным АЦП, кодируется в ядре VSPSP4. Кодированные сэмплы направляются в основной процессор ВСМ2835, где окончательно формируется пакет данных для передачи.
Прием данных из сети 15 также происходит постоянно, в дежурном режиме. Полученные аудиоданные после проверки целостности подвергаются декодированию 16. В показанном варианте исполнения полезной модели, под декодированием подразумевается парсинг полученного из сети пакета и выделение из него фрейма аудиоданных, пригодного для обратного (цифро-аналогового) преобразования. В других вариантах исполнения, описанных выше для процесса кодирования, после парсинга фрейм подвергается декодированию сооветствующим кодеком (ITU-T G.722 или Speex). Процесс декодирования является обратным по отношению к процессу кодирования и производится теми же средствами. Образованные фреймы записываются в буфер 17, затем преобразуются из цифрового в аналоговый вид 18 и воспроизводятся 19. Применение буфера 17 позволяет применить задержку воспроизведения и повторное воспроизведение в случае, если пользователь устройства не расслышал полученную информацию или отсутствовал на месте. Поскольку процессы приема данных из сети и передачи голосовой информации в сеть не связаны между собой, легко реализуется дуплексный режим работы.
Помимо аудиоданных, терминал передает в сеть и получает из сети служебную информацию о статусе устройств, команды управления 20, настройки, контрольные и другие данные, необходимые для функционирования. Для обеспечения дежурного режима "всегда на связи" терминал не реже раза в минуту отслеживает качество соединения и восстанавливает связь с СПД при обрывах. В случае, если отправить данные немедленно невозможно, они хранятся в буфере отправки и могут быть отправлены при восстановлении связи.
Совокупность команд управления, пакетов передачи аудиоданных, служебной информации о статусе устройств, контрольных и других данных образует собственный внутренний протокол взаимодействия терминалов и передачи речевой информации, однако непосредственная передача данных в сеть и получение данных из сети осуществляется посредством стандартных сетевых протоколов TCP и/или UDP. Могут применяться и другие сетевые протоколы, доступные в конкретной СПД.
На Фиг.3 изображена блок-схема работы модуля контроля событий активации передачи. Модуль выполняет свои функции за счет прошивки заданного набора команд в микросхеме STM32F100C. В общем случае алгоритм работы микросхемы следующий. В первую очередь производится опрос состояния интерфейсов 21 USART, I2C, SPI, СЕС, выводов порта GPIO, к которым подключены датчики событий и органы управления терминалом. Текущее состояние портов и интерфейсов датчиков событий сравнивается с предварительно записанным в память модуля словом состояния 22. В случае, если произошли изменения, новое слово состояния записывается в память модуля 23, измененное слово состояния передается в модуль управления 24 в качестве сигнала для активации передачи оцифрованной речевой информации. Затем модуль проверяет наличие команд 25 от модуля управления, которые передаются через интерфейс UART. В соответствии с этими командами устанавливается состояние индикаторов 26, путем установления соответствующих логических уровней сигнала на выводах порта GPIO. В других вариантах исполнения, когда, например, к микросхеме STM32F100C через интерфейс SPI подключен модуль дисплея, модуль контроля событий активации передачи обновляет состояние дисплея путем записи данных в этот интерфейс. Кроме того, в соответствии с командами модуля управления может быть изменено состояние выходных линий интерфейса внешних устройств. Затем проверяется состояние входных линий интерфейса внешних устройств 27. Текущее состояние портов и интерфейсов внешних устройств сравнивается с предварительно записанным в память модуля словом состояния 28. В случае, если произошли изменения, новое слово состояния записывается в память модуля 29, измененное слово состояния передается в модуль управления 30. В варианте реализации полезной модели, где осуществляется коммутация аналоговых аудиоцепей входа и выхода, модуль также изменяет состояние 31 выводов порта GPIO микросхемы STM32F100C, к которым присоединены дискретные элементы коммутации. Это может применяться и в случае реализации полезной модели, где в состав терминала входит радиомодуль или где к терминалу подключено аудиоустройство, работающее в режиме ретрансляции сигнала. Описанная последовательность действий повторяется в цикле.
На Фиг.4 изображен простейший вариант схемы взаимодействия двух экземпляров полезной модели. На схеме показано, как терминалы 32 и сеть передачи данных 33 образуют систему, в которой терминалы взаимодействуют, используя СПД в качестве транспортной среды для передачи информации.
На Фиг.5 изображен более сложный вариант схемы взаимодействия нескольких экземпляров полезной модели. На схеме показано, как терминалы 32 и терминал 34, имеющий более одного модуля для обеспечения работы в сети, взаимодействуют в группах, используя в качестве среды для передачи информации различные СПД 35, 36, 37, в том числе соединенные шлюзами 38. Взаимодействовать с терминалами могут и аппаратно-программные комплексы 39, совместимые с терминалами в части протокола обмена данными, например, установленные в диспетчерских службах. В частности, с помощью таких комплексов наиболее оптимально производить настройку терминалов и их конфигурирование. Из схемы видно, как пользователи могут различным образом конфигурировать терминалы для работы в необходимых сетях и группах. При этом терминалы передают голосовую и служебную информацию друг другу напрямую, используя сетевые адреса терминалов, либо передают эту информацию через сервер 40. Сервер 40 может использоваться как вспомогательный сервер адресов (например, в случае, если терминалы имеют динамические адреса), либо как полноценный ретранслятор пакетов данных.
Дальность и качество связи в такой системе, по сравнению с использованием обычных радиостанций, в меньшей степени зависит от индивидуальных характеристик каждого устройства и его расположения, если устройство находится в зоне покрытия какой-либо СПД. Поскольку современные СПД общего пользования создаются и постоянно модернизируются с целью охвата максимального количества пользователей на территории, их зоны обслуживания заведомо шире, чем зона действия традиционных радиостанций УКВ диапазона.
Таким образом, пользователи предложенной полезной модели:
1) избавляются от необходимости построения и обслуживания собственной инфраструктуры передачи данных для оперативной голосовой связи;
2) получают возможность гибко конфигурировать группы пользователей, пусть даже они расположены в различных СПД;
3) при замене радиостанций на предложенные терминалы, не нуждаются в обучении их использованию, поскольку органы управления и пользовательский интерфейс терминала выполнен простым, сходным с радиостанциями образом, несмотря на иной принцип работы;
4) получают возможность пользоваться дуплексным режимом работы и дополнительной функциональностью.
Вышеизложенные описания являются только предпочтительными вариантами осуществления полезной модели, использование которых не ограничивает настоящую полезную модель. Для специалистов в данной области техники настоящая полезная модель может иметь различные изменения и варианты. Любые изменения, эквивалентные замены, усовершенствования и т.д. в пределах сущности и принципа настоящего описания и формулы, все находятся в пределах объема защиты настоящей полезной модели.
Промышленная применимость полезной модели при современном уровне развития технологии является реальной как в плане использования полезной модели для нужд диспетчерской и технологической связи, так и в плане воспроизведения конструкции в промышленных объемах. Все компоненты, необходимые для осуществления полезной модели, выпускаются серийно, часть - в виде дискретных элементов, часть - в виде готовых функциональных модулей. Пропускная способность существующих беспроводных сетей достаточна для обеспечения функционирования полезной модели. Потребность в средствах оперативной беспроводной связи подтверждается тем, что промышленность выпускает серийно десятки наименований радиостанций, имеющих аналогичное представленной полезной модели назначение, которые находят применение в технологической и диспетчерской связи в промышленности, на транспорте, в сфере обслуживания и ЖКХ.