Система радіотелефонного зв’язку “супертранк”

Система радіотелефонного зв'язку, яка складається з базових та абонентських станцій, базові станції, в свою чергу, функціонально розділяються на центральну та зональні, які містять передавачі і багатоканальні приймачі одночастотних каналів, які за допомогою антенного фільтру з'єднані з антеною, блоки управління, з'єднані з приймачами та передавачами, адаптери радіо- та телефонних ліній, з'єднані з входами приймачів та виходами передавачів, абонентські станції містять передавач та приймач, з'єднані за допомогою антенного фільтру з антеною, синтезатор частоти, з'єднаний з передавачем, який з'єднаний з мікроконтроллером вхід якого, в свою чергу, з'єднаний з виходом приймача, канали радіозв'язку та лінії телефонної мережі, а, для включення в систему підсистеми асиметричного пакетного радіозв'язку, центральна станція містить з'єднаний з адаптером-концентратором сервер пакетного радіозв'язку, абонентами A (54) СИСТЕМА РАДІОТЕЛЕФОННОГО ЗВ'ЯЗКУ "СУПЕРТРАНК" 30894 теріальними витратами, а також ці системи не забезпечують приватності зв'язку і можуть прослуховуватися звичайними радіоприймачами. Включення в систему підсистеми пейджингового зв'язку потребує додаткового радіоканалу та додаткового прийомопередавача, а для забезпечення роботи декількох передавачів на одну антену потрібні складні та дорогі пристрої. Прототипом обрана транкова система зв'язку "SmartTrunc", яка складається з базових та абонентських станцій. Базові станції містять в собі приймачі та передавачі у кількості, яка обумовлюється кількістю одномоментних зв'язків, блоки управління-контроллери у тій самій кількості, антенофідерні пристрої, та пристрої, що забезпечують роботу декількох передавачів на одну антену. Абонентські станції складаються з приймачів, передавачів та мікроконтроллерів, які мають можливість одномоментно приймати та передавати один дуплексний радіочастотний канал, що змінює свої частотні параметри за командою базової станції, чим і забезпечується протокол роботи системи [2]. Недоліком транкового радіотелефонного зв'язку є те, що базові станції цієї системи є досить громіздкими спорудами, що містять у собі N приймачів, N передавачів та N контроллерів (де N – кількість одномоментних радіотелефонних переговорів). Такі станції мають високу вартість, викликану наявністю в них такої кількості приймачів та передавачів і дорогих пристроїв, що забезпечують роботу декількох передавачів на одну антену-дуплексорів, а також значні поточні витрати. Включення в систему пейджингового зв'язку потребує додаткового прийомопередавача. Наявність у системі пейджинга значно підвищує характеристики системи, такі як надійність, можливість передачі документальної інформації, значно зменшується навантаження на систему. Проблеми розширення зони радіозв'язку вирішуються складно - щоб розширити зону радіоз'вязку потрібно M´N прийомопередавачів, де М - число, яке залежить від радіуса охопленої радіотелефонним зв'язком зони (наприклад для забезпечення зони в 100-150 км число М становить 7). Деклароване забезпечення приватності зв'язку дійсне тільки по відношенню до радіотелефонів, які працюють у цій системі, тобто мають пристрій, який блокує прийом та передачу до моменту надання базовою станцією частотного каналу абоненту. Звичайні приймачі та радіотелефони таких пристроїв не мають і тому можуть без обмежень прослуховувати та втручатися у переговори. В основу винаходу покладено завдання шляхом зменшення кількості прийомопередавачів, зменшити витрати на створення та розширення зони дії системи багатозонового радіотелефонного зв'язку, а також, завдяки використанню групового і дискретно-змінного по частоті сигналів, забезпечити приватність зв'язку та заощадити частотний ресурс, підвищити надійність та зменшити навантаження на систему, шляхом включення в систему підсистеми пакетного радіозв'язку, завдяки заощадженню частотного ресурсу та зменшенню навантаження на систему, збільшити кількість потенційних абонентів. Поставленні завдання досягаються тим, що система радіотелефонного зв'язку, яка складається з базових та абонентських станцій, базові стан ції, в свою чергу, функціонально розділяються на центральну та зональні, які містять передавачі і багатоканальні приймачі одночастотних каналів, які за допомогою антенного фільтру з'єднані з антеною, блоки управління, з'єднані з приймачами та передавачами, адаптери радіо та телефонних ліній, з'єднані з входами приймачів та виходами передавачів, а абонентські станції містять передавач та приймач, з'єднані, в свою чергу, за допомогою антенного фільтру з антеною, синтезатор частоти, з'єднаний з передавачем, який з'єднаний з мікроконтроллером, вхід якого, в свою чергу, з'єднаний з виходом приймача, канали радіозв'язку та лінії телефонної мережі, а для включення в систему підсистеми асиметричного пакетного радіозв'язку, центральна станція містить з'єднаний з адаптером-концентратором сервер пакетного радіозв'язку, абонентами підсистеми є пейджери і комп'ютери, з'єднані через модем з радіотелефоном, згідно з винаходом, система додатково містить ретранслятори групового сигналу, базові станції містять передавачі групового сигналу, апаратуру ущільнення, яка з одного боку з'єднана з адаптеромконцентратором, а з другого боку - з входом передавача групового сигналу, блоком управління та входами приймачів, блоки управління містять кодери команд дискретизації одночастотних сигналів, з'єднані з апаратурою ущільнення та кодери НЧ каналів, які з'єднані з апаратурою ущільнення та адаптером-концентратором, абонентські станції містять передавач одночастотного каналу, вхід якого з'єднаний з синтезатором частоти, приймач групового сигналу та мікроконтроллер, який включає декодер вибору робочого НЧ каналу приймача, з'єднаний з демодулятором приймача, та декодер команд дискретизації ВЧ каналів, вхід якого з'єднаний з демодулятором приймача, а вихід з синтезатором частоти передавача, канали зв'язку є асиметричними, радіонапрям базова станція – абонентська станція утворений груповим сигналом, радіонапрям абонентська станція - базова станція утворений одночастотним сигналом з дискретно змінною, протягом сеансу зв'язку, частотою. Застосування ретрансляторів групового сигналу у 3-4 рази збільшує радіус зони радіозв'язку в залежності від розміщення у просторі та висоти підйому антени. Застосування групового сигналу на передачу в базових станціях, який реалізується передавачем групового сигналу з апаратурою ущільнення та на прийом в абонентських, який реалізується завдяки наявності в останніх приймача групового сигналу, дозволяє зменшити витрати на розбудову системи, поточні витрати, а також заощадити частотний ресурс, застосування режиму дискретної зміни частоти передавача, які реалізуються завдяки наявності в передавачі абонентського терміналу синтезатора частоти, декодера команд дискретизації, та кодера команд дискретизації на зональній станції дозволяє додатково заощадити частотний ресурс і забезпечити приватність зв'язку. На фіг. 1 зображено умовну схему розміщення у просторі складових системи радіотелефонного зв'язку; на фіг. 2 - структурну схему центральної станції; на фіг. 3 - структурну схему зональної станції; на фіг. 4 - структурну схему ретранслятора 2 30894 групового сигналу; на фіг. 5 - структурну схему абонентської станції; на фіг. 6 - план розподілу частот прийому та передачі, який має місце на антенному вході абонентської станції. Система радіотелефонного зв'язку складається з базових станцій, які у випадку багатозонової мережі функціонально розділяються на центральну станцію 1, зональні станції 2, ретранслятори групового сигналу 3, та абонентські станцій 4. На фіг. 1 зображено умовну схему розміщення у просторі складових системи радіотелефонного зв'язку, яка містить центральну станцію 1, зональну станцію 2, ретранслятор групового сигналу 3 та абонентську станцію 4. В цій системі зв'язки у напрямках центральна станція 1 - ретранслятор 3 – абонентська станція 4 та зональна станція 2 – центральна станція 1 відбуваються груповим сигналом, а зв'язок у напрямку абонентська станція 4 зональна станція 2 відбувається одночастотним сигналом. Центральна станція 1 містить передавач групового сигналу 5, багатоканальний приймач групових сигналів 6, адаптер-концентратор радіо- та телефонних ліній 7, апаратуру ущільнення 8, блок управління 9, кодер вибору НЧ каналів 10, блок антенного фільтру 11, причому вхід приймача 6 та вихід передавача 5 з'єднаний з блоком антенного фільтру 11, блок управління 9 з'єднаний з приймачем 6 та передавачем 5, адаптер-концентратор телефонних та радіоліній 7 з одного боку з'єднаний з телефонною мережею, а з другого боку з апаратурою ущільнення 8, яка з'єднана з входом передавача 5, виходом приймача 6 та кодером вибору НЧ каналів 10. Зональна станція 2 містить передавач групового сигналу 5, багатоканальний приймач одночастотних сигналів 12, апаратуру ущільнення 8, блок управління 9, кодер команд дискретизації одночастотних каналів 13, блок антенного фільтру 11, причому вхід приймача 12 та вихід передавача 5 з'єднаний з блоком антенного фільтру 11, блок управління 9 з'єднаний з приймачем 12 та передавачем 5, апаратура ущільнення 8 з'єднана з входом передавача 5, виходом приймача 12, кодером команд дискретизації одночастотних каналів 13 та блоком управління 9. Абонентська станція 4 містить приймач групового сигналу 14, демодулятор групового сигналу 15, мікроконтроллер 16, декодер вибору робочого НЧ каналу 17, декодер команд дискретизації робочої частоти передавача 18, синтезатор частоти передавача 19, передавач 20, блок вибору робочого НЧ каналу 21, причому вхід приймача 14 та вихід передавача 20 з'єднані з блоком антенного фільтру 11, вихід синтезатора частоти передавача 19 з'єднаний з входом передавача 20, а його вхід - з декодером команд дискретизації робочої частоти передавача 18, вихід приймача 14 з'єднаний з демодулятором групового сигналу 15, вхід якого, в свою чергу, з'єднаний з декодером вибору робочого НЧ каналу 17, вихід якого з'єднаний з входом блоку вибору НЧ каналу 21, вихід якого, в свою чергу, з'єднаний з демодулятором групового сигналу 15, мікроконтролер 16 з'єднаний з передавачем 20 та приймачем 14. Канали зв'язку між базовими станціями та абонентськими станціями є асиметричними – радіона прям від центральної станції 1 до абонентської 4 утворений груповим сигналом, а радіонапрям від абонентської станції 4 до зональної 2 утворений одночастотним сигналом з дискретнозмінною, протягом сеансу зв'язку, частотою. При наявності підсистеми пакетного радіозв'язку центральна станція 1 додатково містить сервер пакетного радіозв'язку 22, який включає в себе блок електронної пошти 23, блок пейджингового зв'язку 24, систему управління 25, причому блок управління 25 з'єднаний з блоком управління 9, блок електронної пошти 23 та блок пейджингового зв'язку 24 з'єднані з апаратурою ущільнення 8, абонентська станція 4 додатково містить декодер пакетної інформації 26, з'єднаний з дисплеєм та пристрій вводу документальної інформації 27 з буфером 28, причому декодер пакетної інформації з'єднаний з демодулятором групового сигналу 15 та мікроконтроллером 16, пристрій вводу документальної інформації 27 з'єднаний з мікроконтроллером 16, буфер 28 з'єднаний з синтезатором частоти передавача 19. На фіг. 6 зображений план розподілу частот прийому та передачі, який має місце на вході абонентської станції, котрий складається з N частотних спектрів передавача (Fпep 1 ¸ Fпер n) та одного групового спектру приймача (Fпр). З метою ілюстрації роботи системи розглянемо один з можливих протоколів. Можливі три основних і два додаткових режими, в яких знаходиться абонентська станція: режим чергового прийому, режим встановлення та підтримування зв'язку в напрямку сторонній кореспондент - абонентська станція, та режим встановлення підтримування зв'язку в напрямку абонентська станція - сторонній кореспондент та додаткові режим прийому пакетної інформації і режим передачі пакетної інформації. У режимі чергового прийому, абонентська станція 4 приймає службовий НЧ канал. У такому режимі вона знаходиться до моменту встановлення та підтримування зв'язку у довільному напрямку. В режимі встановлення зв'язку у напрямку сторонній кореспондент - абонентська станція 4, при запиті останньої стороннім кореспондентом, блок управління 9 центральної станції формує індивідуальну кодову комбінацію автозапиту конкретної абонентської станції, яка подається на апаратуру ущільнення 8 і на службовому НЧ каналі в складі групового - подається на передавач 5 і через блок антенного фільтру 11 і антену у вигляді групового ВЧ сигнала випромінюється в ефір. За допомогою ретрансляторів 3 груповий сигнал попадає на вхід конкретної абонентської станції 4 у довільній зоні. Сигнал прийнятий приймачем 14 абонентської станції подається на демодулятор групового сигналу 15, в якому з групового сигналу виділяється службовий НЧ канал, далі цей сигнал подається на мікроконтроллер 16, в якому сигнал виклику ідентифікується і формується сигнал готовності на встановлення зв'язку, який містить у собі ідентифікаційний номер, далі цей сигнал подається на модулятор передавача 20, передавач випромінює ВЧ сигнал на службовому каналі в ефір. Цей сигнал приймається приймачем зональної станції 12 і у вигляді НЧ сигналу подається на блок управління 9 зональної станції. Тут сигнал підлягає доопра 3 30894 цюванню, до ідентифікаційного коду абонентської станції додається ідентифікаційний код зональної станції та код рівня прийнятого сигналу, доопрацьований сигнал подається на апаратуру ущільнення 8 зональної станції і у складі службового каналу групового сигналу подається на передавач 5 зональної станції, передавач випромінює груповий ВЧ сигнал, який приймається приймачем 6 центральної станції та подається на апаратуру ущільнення 8, в якій груповий сигнал демодулюється. Службовий НЧ сигнал далі подається на блок управління 9. У цьому блоці відбувається ідентифікація номера абонентської станції, вибір її робочого НЧ каналу прийому та робочої зональної станції, формується відповідна кодова комбінація, яка проходить вищеописаним шляхом до мікроконтроллера 16 абонентської станції, яка переходить в режим двостороннього зв'язку з кореспондентом з прийомом на робочому НЧ каналі. Передача від абонентської станції до кореспондента відбувається таким чином. По автозапиту абонентської станції 4 її мікроконтроллер 16 формує відповідну кодову комбінацію, яка по службовому ВЧ каналу передається в приймач 12 зональной станції, з виходу якого демодульований сигнал подається на блок управління 9, який формує ВЧ канал зв'язку на прийом та дає команду на роботу кодеру команд дискретизації каналу передачі 13 абонентської станції, ця кодова комбінація надтональною частотою на робочому каналі вищеописаним шляхом приходить на мікроконтроллер 16 абонентської станції, після декодування комбінації, мікроконтроллер 16 дає команду передавачу 20 на роботу, одночасно починає роботу декодер команд дискретизації 18 робочої частоти передавача, який керує синтезатором частоти передавача 19. Режим встановлення та підтримування зв'язку у напрямку абонентська станція - кореспондент відбувається аналогічно за виключенням того, що процес починається за ініціативою абонентської станції і для пошуку кореспондента в телефонні мережі після надання абонентській станції робочого каналу, абонент за допомогою вмонтованої клавіатури набирає номер кореспондента. Після відповіді кореспондента подальша робота ідентична попередньому режиму. Крім цього є можливість без збільшення матеріальних та з мінімальними частотними ресурсами організувати декілька каналів пакетного радіозв'язку, один з яких пейджинговий, що в свою чергу значно підвищить ефективність та надійність зв'язку. Ще більшої ефективності можна досягти при використанні абонентських терміналів, які суміщають в собі радіотелефон та пейджинг. Режим передачі пакетної інформації відрізняється від режиму радіотелефонної передачі тим, що абонент спочатку заносить в буфер 28 абонентської станції, призначену для передачі, документальну інформацію і тільки після цього вмикає передавач 20. Передача інформації з буфера відбувається авто матично. На центральній станції прийнята сервером 22 інформація пакетується і зберігається в банку інформації, далі ця інформація у відповідності з певним протоколом передається кореспонденту безпосередньо, або по автозапиту - режим електронної пошти, з повідомленням абоненту або без такого. Режим прийому пакетної інформації відрізняється від режиму прийому радіотелефонної інформації тим, що прийнята приймачем 14 абонентської станції інформація декодується і відображається на дисплеї, факт прийому інформації станція автоматично підтверджує. При однакових з прототипом матеріальному та частотному ресурсах, запропонована система забезпечує втричі більшу кількість зв'язків і, як наслідок, утричі більшу кількість абонентів, що обслуговуються, а радіус охоплення радіозв'язком у 3-4 рази більший. Таке технічне рішення забезпечує значну економію матеріальних ресурсів завдяки тому, що для реалізації цієї системи радіотелефонного зв'язку потрібно в N разів меншу кількість прийомопередавачів (де N - кількість одномоментних переговорів). Значно ефективніше використовується частотний ресурс. Це пояснюється тим, що груповий сигнал N НЧ каналів займає набагато вужчу смугу частот, ніж N одночастотних каналів, режим дискретної зміни частоти робочого каналу передавача дозволяє заповнювати паузи в сеансі зв'язку, які виникають під час переговорів і становлять до 70% робочого часу. В системах радіозв'язку, які використовують симетричні радіоканали, ці проміжки незаповнені і тому кількість каналів прийому в зональній станції запропонованої системи також значно менша. Розширення зони радіозв'язку вирішується набагато простіше та значно дешевше ніж симетричним способом завдяки тому, що зональні станції запропонованої системи набагато дешевші, крім цього для зв'язку між зональними та центральною станціями не потрібно використовувати додаткові засоби зв'язку, як це має місце в існуючих системах радіотелефонного зв'язку. Приватність зв'язку забезпечується системно без додаткових засобів, тому що груповий сигнал звичайними засобами зв'язку не прослуховується, а режим дискретної зміни частоти не дозволяє прослуховувати переговори за напрямком від абонента до базової станції. Запропонована система радіотелефонного зв'язку функціонує згідно з протоколом роботи, який регламентує всі процеси, які забезпечують пошук абонента, встановлення та підтримування зв'язку. Джерела інформації 1. Громаков Ю.А., Современные технологии подвижной связи, М., "Радио", № 5, 1997 г. с. 58-61. 2. Система транковой связи "SmartTrunc-II", К., Радіоаматор, № 10, 1997 р. с. 10-14. 3. С. Бунин, Сеть пакетной радиосвязи, М., "Радио" № 9, 1990 г. с. 8-11. 4 30894 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 5 30894 Фіг. 4 Фіг. 5 Фіг. 6 6 30894 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 7