СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ МЕЖСЕТЕВОЙ РАДИОСВЯЗИ Российский патент 2012 года по МПК H04L12/56 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу установления межсетевой радиосвязи между радиостанцией кабины машиниста (англ. CAB-Radio), используемой в поезде, составе или локомотиве в качестве терминала, работающего в цифровой радиосети железнодорожной сотовой радиосвязи (GSM-R, сокр. от англ. Global System for Mobile Communications-Railways, стандарт глобальной системы подвижной связи для железных дорог), или в качестве терминала, работающего в аналоговой радиосети стандарта UIC 751-3, контроллерами, находящимися вне поезда, состава или локомотива, и одним или несколькими терминалами в радиосетях профессиональной подвижной радиосвязи (PMR, сокр. от англ. Professional Mobile Radio - профессиональная система подвижной радиосвязи). Изобретение относится также к устройству для осуществления этого способа.

Уровень техники

Для связи на железнодорожном транспорте в настоящее время используются как аналоговые, так и цифровые радиосети. Из-за постоянного роста объема коммуникаций в связи с требованиями повышения экономичности, эффективности и надежности железнодорожных перевозок как на второстепенных, так и на высокоскоростных участках аналоговые радиосети, в том числе радиосети стандарта UIC 751-3, работают на пределе своих возможностей. Это уже привело к тому, что несколько европейских железных дорог приняли решение о внедрении цифровой радиосети железнодорожной сотовой радиосвязи стандарта GSM-R.

Цифровая радиосеть GSM-R имеет важные преимущества по сравнению с устаревшими аналоговыми радиосетями в отношении передачи данных управления поездами и обеспечения безопасности движения поездов, в отношении новых возможностей применения радиосвязи и будущего расширения с поддержкой служб, предоставляемых протоколом пакетной радиосвязи общего назначения (GPRS, сокр. от англ. General Packet Radio Service, пакетная радиосвязь общего назначения).

Недостатком при этом является то, что дальнейшее внедрение цифровых радиосетей GSM-R на национальном уровне проходит по различным временным графикам. Еще один недостаток состоит в том, что некоторые операторы железных дорог используют также локальные радиосети, обычно называемые сетями профессиональной подвижной радиосвязи (PMR), в частности радиосети, работающие по стандарту наземного транкингового радио (TETRA, сокр. от англ. Terrestrial Trunked Radio).

Чтобы с учетом этого обстоятельства гарантировать бесперебойную работу железнодорожного транспорта, прежде всего в случае международного и взаимозависимого сообщения, требуются соответствующие устройства, которые могли бы работать как в обычных аналоговых, так и в различных новых цифровых радиосетях и при необходимости могли бы в любое время эффективно использоваться для межсетевой связи.

Исходя из этого, в основу изобретения положена задача разработать способ и устройство, которые позволяли бы устанавливать соединения между различными радиосетями на железнодорожном транспорте.

Раскрытие изобретения

Эта задача для указанного выше способа решается за счет того, что:

а) в радиостанцию кабины машиниста встроен аппаратный модуль, функционально эквивалентный PMR-терминалам,

б) при входе радиостанции кабины машиниста в зону действия PMR-радиосети с радиостанции кабины машиниста на один или несколько PMR-терминалов, или наоборот, посылают запрос на установление радиосвязи путем передачи данных адресации,

в) по данным адресации регистрируют запрашивающие радиосвязь PMR-терминалы в радиостанции кабины машиниста, или наоборот, причем при выполнении регистрации PMR-терминалы включают в цифровую или аналоговую радиосеть,

г) соединяют пользователей PMR-терминалов, включенных в цифровую или аналоговую радиосеть, с пользователем радиостанции кабины машиниста и/или контроллерами по радиосвязи,

д) заканчивают радиосвязь с PMR-терминалами путем передачи и приема функционального кода "дерегистрация" или при выходе радиостанции кабины машиниста из зоны действия PMR-радиосети.

Этот способ в связи с децентрализованным управлением позволяет рационально с точки зрения затрат реализовать межсетевые соединения между PMR-радиосетями, прежде всего сетями TETRA, с одной стороны, и абонентами, или компонентами, железнодорожной цифровой радиосети GSM-R или аналоговой радиосети UIC 751-3, с другой стороны.

Преимущества изобретения заключаются, прежде всего, во временном характере устанавливаемых соединений, соотнесении PMR-терминалов с определенным поездом, составом или локомотивом, возможности установления соотношений по местонахождению, возможности прямой связи между локальными PMR-радиосетями и проходящим через зону действия этих радиосетей поездом, составом или локомотивом, а также работающими в радиосети GSM-R контроллерами.

Так, контроллеры, стационарно работающие в цифровой радиосети GSM-R или аналоговой радиосети UIC 751-3 вне поездов, составов или локомотивов, могут осуществлять связь не только с пользователем радиостанции кабины машиниста, установленной в поезде, составе или локомотиве, но и с пользователями зарегистрированных PMR-терминалов в PMR-радиосетях, в зоне действия которых в данный момент находится поезд, состав или локомотив. При этом терминалы в этих PMR-радиосетях вследствие регистрации в цифровой радиосети GSM-R или аналоговой радиосети UIC 751-3 являются полноправными абонентами этих цифровых или аналоговых сетей.

Понятие "радиостанция кабины машиниста" в смысле настоящего изобретения означает кабинную радиостанцию, приданную поезду, составу или локомотиву и перемещающуюся вместе с ним, причем соответствие такой радиостанции поезду, составу или локомотиву задокументировано.

При этом радиостанция кабины машиниста согласно изобретению выполняет функцию шлюза, через который абоненты могут обращаться друг к другу. Под термином "контроллер" в контексте настоящего изобретения следует понимать, например, диспетчерский пост участка железной дороги, действующий в качестве первого контроллера, дежурного по станции, действующего в качестве второго контроллера, и ответственного энергодиспетчера, действующего в качестве третьего контроллера.

В предпочтительном варианте осуществления предлагаемого в изобретении способа в шинную систему одно- или двухрежимной радиостанции кабины машиниста встраивают модуль PMR-приемопередатчика. В качестве альтернативы модуль PMR-приемопередатчика может быть подключен в качестве внешнего устройства к одно- или двухрежимной радиостанции кабины машиниста с помощью интерфейсов.

Для запроса на установление радиосвязи можно передать, например, с радиостанции кабины машиниста на выбранный PMR-терминал, группу выбранных PMR-терминалов или на все PMR-терминалы локальной PMR-радиосети, работающей в диапазоне передачи и приема радиостанции кабины машиниста, сообщение в формате службы передачи коротких блоков данных (SDS-сообщение) с данными, по существу включающими в себя индивидуальный адрес терминала, целевой адрес, прежде всего номер поезда, относящегося к радиостанции кабины машиниста, и функциональный код "запрос на присоединение к функциональной адресации".

И наоборот, один или несколько PMR-терминалов могут посредством SDS-сообщения, содержащего соответствующие данные, направить запрос на присоединение радиостанции кабины машиниста.

После передачи и приема SDS-сообщения на основании данных, переданных с функциональным кодом "запроса на присоединение к функциональной адресации", посредством радиостанции кабины машиниста осуществляют регистрацию запросивших установление связи PMR-терминалов в цифровой или аналоговой радиосети путем присвоения функционального номера. Регистрация может инициироваться автоматически или вручную. Необходимые действия для ручной регистрации выполняет пользователь системы, например машинист локомотива поезда или состава, путем присвоения функционального номера.

Теперь запросившие установление связи PMR-терминалы являются равноправными адресами или абонентами в пределах цифровой или аналоговой радиосети, и по мере необходимости устанавливают, например, прямые соединения по радиосвязи (Р2Р-соединения) между контроллерами, работающими в цифровой радиосети GMS-R или в аналоговой сети UIC 751-3, и PMR-терминалом, между контроллерами и группой PMR-терминалов или между контроллерами и всеми PMR-терминалами PMR-радиосети. При этом радиостанция кабины машиниста служит в качестве шлюза, или межсетевого интерфейса.

Установленные таким образом соединения по радиосвязи можно использовать для передачи как речевой информации, так и данных.

Изобретение позволяет устанавливать радиосвязь между радиостанцией кабины машиниста и одним или несколькими терминалами локальной PMR-радиосети, работающей по стандарту наземной транкинговой радиосвязи (TETRA). При этом можно использовать как транкинговый режим (ТМО), так и режим прямой связи (DMO).

Изобретение относится также к устройству для установления межсетевой радиосвязи между терминалом цифровой радиосети железнодорожной сотовой радиосвязи (GSM-R), прежде всего подвижной радиостанцией кабины машиниста, приданной поезду, составу или локомотиву, с одной стороны, и одним или несколькими терминалами локальной радиосети, работающей в качестве сети профессиональной подвижной радиосвязи (PMR) вне поезда, состава или локомотива, с другой стороны.

Согласно изобретению такое устройство включает в себя:

- модуль PMR-приемопередатчика, встроенный в шинную систему подвижной радиостанции кабины машиниста или подключенный к радиостанции кабины машиниста в качестве внешнего устройства,

- схему управления модулем PMR-приемопередатчика, встроенную в радиостанцию кабины машиниста или связанную с ней,

- банки данных с информацией об адресах, функциях и рабочих состояниях, встроенные в радиостанцию кабины машиниста или связанные с ней.

Схема управления выполнена, в частности, с возможностью определяемого пользователем и временного соотнесения PMR-терминалов с поездом или составом, с которыми радиостанция кабины машиниста соотнесена, или же с локомотивом, на котором перемещается радиостанция кабины машиниста.

Помимо этого схема управления схема управления выполнена с возможностью определяемой пользователем или административной отмены этого соотнесения.

В тех случаях, когда внутри поезда или состава установлены устройства для выдачи акустической или визуальной информации, связанные с радиостанцией кабины машиниста проводными или беспроводными линиями, можно предусмотреть передачу информации посредством межсетевой радиосвязи от одного или нескольких PMR-терминалов через радиостанцию кабины машиниста на эти устройства.

Это позволяет, например, передавать информацию пассажирам прибывающего на станцию поезда с терминала PMR через радиостанцию кабины машиниста и установленные в поезде громкоговорители или дисплеи, соединенные с радиостанцией кабины машиниста. С другой стороны, команды или организационные указания, поступающие от контроллеров, можно по радиостанции кабины машиниста направлять непосредственно пользователям включенных в сеть PMR-терминалов.

Особенно предпочтительно исполнение PMR-терминалов как оконечных устройств локальной PMR-радиосети, работающей по стандарту наземного транкингового радио (TETRA).

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение подробнее поясняется примерами исполнения и прилагаемыми чертежами, на которых показано:

на фиг.1 - принципиальная схема осуществления предлагаемого в изобретении способа;

на фиг.2 - основные стадии установления и использования радиосвязи между PMR-терминалом, в данном случае радиостанцией стандарта TETRA, и радиостанцией кабины машиниста;

на фиг.3 - основные стадии окончания радиосвязи, установленной по схеме, показанной на фиг.2;

на фиг.4 - принцип функциональной адресации.

Осуществление изобретения

На фиг.1 представлена идея изобретения на примере железнодорожного состава 1, оснащенного обычной радиостанцией 2 кабины машиниста. Пусть в рассматриваемом варианте радиостанция 2 кабины машиниста представляет собой терминал в цифровой радиосети 3 GSM-R, выделенный как таковой для пользования машинисту локомотива состава. Для поддержания радиосвязи между радиостанцией кабины машиниста в поезде и компонентами радиосети 3 GSM-R, стационарно установленными в находящейся вне поезда центральной диспетчерской, предусмотрены передающие и приемные антенны 4. В принципе радиостанция 2 кабины машиниста может быть также терминалом в аналоговой радиосети стандарта UIC 751-3.

Во время движения состава 1 радиостанция кабины машиниста через базовую станцию 5 связана с другими компонентами радиосети 3 GSM-R. При этом, как показывает фиг.1, базовая станция 5 выполняет функцию сервисного центра 6 подвижной связи (MSC), поддерживающего связь, например, с диспетчерским постом, действующим в качестве первого контроллера 7, дежурным по станции, действующим в качестве второго контроллера 8, и энергодиспетчером, действующим в качестве третьего контроллера 9.

Таким образом, через базовую станцию 5 возможна связь между контроллерами 7, 8, 9, находящимися вне состава 1, и машинистом локомотива как пользователем радиостанции 2 кабины машиниста, находящейся внутри состава 1.

Предположим, что состав 1 во время движения или на стоянках временно находится в зоне действия локальной PMR-радиосети 10, работающей, например, по стандарту TETRA и включающей в себя терминалы TETRA. Для наглядности на фиг.1 показан только один из этих терминалов TETRA, например мобильный телефон 11.

Для того чтобы включить радиосеть 10 PMR в систему связи, уже существующую внутри радиосети 3 GSM-R, изобретение предусматривает наличие следующих компонентов:

- модуль PMR-приемопередатчика, встроенный в шинную систему подвижной радиостанции 2 кабины машиниста или подключенный к радиостанции 2 кабины машиниста в качестве внешнего устройства,

- схему управления модулем PMR-приемопередатчика, встроенную в радиостанцию 2 кабины машиниста или связанную с ней,

- банки данных с информацией об адресах, функциях и рабочих состояниях, встроенные в радиостанцию 2 кабины машиниста или связанные с ней.

При этом модуль PMR-приемопередатчика (не показан) снабжен собственной антенной или посредством высокочастотного соединителя связан с антенной радиостанции 2 кабины машиниста. Помимо этого имеется схема передачи речевой информации или данных от радиостанции 2 кабины машиниста на модуль PMR-приемопередатчика и наоборот.

На фиг.2 показаны основные стадии установления и использования соединения по радиосвязи между PMR-терминалом, терминалом TETRA, в данном случае выполненным в виде мобильного телефона 11, и радиостанцией 2 кабины машиниста.

Так, например, с мобильного телефона 11, находящегося вне состава 1, отправляется телеграмма в виде сообщения в формате службы передачи коротких блоков данных (SDS-сообщение), включающая в себя индивидуальный адрес терминала, целевой адрес, прежде всего номер поезда, относящегося к радиостанции 2 кабины машиниста, и функциональный код "запрос на присоединение к функциональной адресации". Это SDS-сообщение может при необходимости передаваться с защитой паролем.

После передачи и приема SDS-сообщения на основании информации, переданной с функциональным кодом "запроса на присоединение к функциональной адресации", осуществляется регистрация заявленного мобильного телефона 11 в радиосети 3 GSM-R путем присвоения функционального номера. Регистрация проводится, например, вручную, если функциональный номер присваивается пользователем радиостанции 2 кабины машиниста, в данном случае машинистом локомотива.

С этого момента можно осуществлять прямые вызовы между контроллерами 7, 8, 9, машинистом локомотива и пользователем мобильного телефона 11. Таким образом, радиостанция кабины машиниста выполняет функцию шлюза между устройствами радиосети 3 GSM-R и мобильным телефоном 11.

Разумеется, описанным способом можно устанавливать радиосвязь не только между устройствами радиосети 3 GSM-R и мобильным телефоном 11, но также и с группой PMR-терминалов или всеми такими терминалами PMR-радиосети 10. Абонентом системы связи может быть также машинист локомотива или проводник состава 1, если он допущен к использованию радиостанцию 2 кабины машиниста.

На фиг.3 представлены основные стадии окончания радиосвязи, установленной по схеме, показанной на фиг.2.

Если необходимо прервать связь, то, например, с мобильного телефона 11 в радиостанцию 2 кабины машиниста отправляется запрос на дерегистрацию, или отмену регистрации, в этом случае также в виде специальной телеграммы. Одновременно передаются абонентский номер мобильного телефона 11 и номер поезда состава 1. Запрос на снятие с регистрации может также передаваться с защитой паролем.

Радиостанция 2 кабины машиниста интерпретирует эту телеграмму как запрос на дерегистрацию и включает функцию дерегистрации. Это также может осуществляться вручную пользователем радиостанции 2 кабины машиниста, т.е. в данном случае машинистом локомотива.

С этого момента прямые вызовы между контроллерами 7, 8, 9, машинистом локомотива, находящимся у радиостанции 2 кабины машиниста, и пользователем мобильного телефона 11 уже невозможны. Функция радиостанции 2 кабины машиниста как шлюза между радиосетью 3 GSM-R и PMR-радиосетью 10 закончена. Повторная регистрация возможна в любое время.

На фиг.4 поясняется, без необходимости дополнительных пояснений, принцип функциональной адресации в системе связи между радиостанцией 2 кабины машиниста и сервисным центром 6 подвижной связи (MSC) как компонентами радиосети 3 GSM-R.

Изобретение относится к способу установления межсетевой радиосвязи между радиостанцией кабины машиниста, используемой в поезде, составе или локомотиве в качестве терминала, работающего в цифровой радиосети железнодорожной сотовой радиосвязи (GSM-R), или в качестве терминала, работающего в аналоговой радиосети стандарта UIC 751-3, и терминалами в радиосетях профессиональной подвижной радиосвязи (PMR), находящимися вне поезда, состава или локомотива. Техническим результатом является установление соединения между различными радиосетями на железнодорожном транспорте. В радиостанцию кабины машиниста встроен аппаратный модуль, функционально эквивалентный PMR-терминалам, при входе радиостанции кабины машиниста в зону действия PMR-радиосети с радиостанции кабины машиниста на один или несколько PMR-терминалов, или наоборот, посылают запрос на установление радиосвязи, по данным адресации регистрируют запрашивающие радиосвязь PMR-терминалы в радиостанции кабины машиниста, или наоборот, и включают PMR-терминалы в цифровую или аналоговую радиосеть в качестве равноправных узлов, соединяют пользователей PMR-терминалов, включенных в цифровую или аналоговую радиосеть, с пользователем радиостанции кабины машиниста и/или контроллерами по радиосвязи. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ установления межсетевой радиосвязи между:
- радиостанцией (2) кабины машиниста, используемой в поезде, составе (1) или локомотиве в качестве терминала, работающего в цифровой радиосети железнодорожной сотовой радиосвязи (GSM-R), или в качестве терминала, работающего в аналоговой радиосети стандарта UIC 751-3,
- контроллерами (7, 8, 9), работающими в цифровой радиосети железнодорожной сотовой радиосвязи (GSM-R) или в аналоговой радиосети стандарта UIC 751-3 и находящимися вне поезда, состава (1) или локомотива, и
- одним или несколькими терминалами в радиосетях профессиональной подвижной радиосвязи (PMR),
отличающийся тем, что
а) в радиостанцию (2) кабины машиниста встроен аппаратный модуль, функционально эквивалентный PMR-терминалам,
б) при входе радиостанции (2) кабины машиниста в зону действия PMR-радиосети (10) с радиостанции (2) кабины машиниста на один или несколько PMR-терминалов, или наоборот, посылают запрос на установление радиосвязи путем передачи данных адресации,
в) по данным адресации регистрируют запрашивающие радиосвязь PMR-терминалы в радиостанции (2) кабины машиниста, или наоборот, причем при выполнении регистрации PMR-терминалы включают в цифровую или аналоговую радиосеть,
г) соединяют пользователей PMR-терминалов, включенных в цифровую или аналоговую радиосеть, с пользователем радиостанции (2) кабины машиниста и/или контроллерами (7, 8, 9) по радиосвязи,
д) заканчивают радиосвязь с PMR-терминалами путем передачи и приема функционального кода "дерегистрация" или при выходе радиостанции (2) кабины машиниста из зоны действия PMR-радиосети (10).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в шинную систему одно- или двухрежимной радиостанции кабины машиниста встраивают модуль PMR-приемопередатчика, либо к одно- или двухрежимной радиостанции (2) кабины машиниста подключают с помощью интерфейсов модуль PMR-приемопередатчика в качестве внешнего устройства.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для посылки запроса на установление радиосвязи с радиостанции (2) кабины машиниста на один или несколько PMR-терминалов, или наоборот, передают сообщение в формате службы передачи коротких блоков данных (SDS-сообщение) с данными, по существу включающими в себя индивидуальный адрес терминала, целевой адрес, прежде всего номер поезда, относящегося к радиостанции (2) кабины машиниста, и функциональный код "запрос на присоединение к функциональной адресации".

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что после передачи и приема SDS-сообщения осуществляют функциональную адресацию в цифровой или аналоговой радиосети, в которой радиостанция (2) кабины машиниста является терминалом, и при этом соответствующему PMR-терминалу присваивают адрес равноправного в пределах радиосети абонента.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что на основании присвоенного адреса устанавливают прямые соединения (Р2Р) между радиостанцией (2) кабины машиниста, работающей в цифровой или аналоговой радиосети, и/или контроллерами (7, 8, 9) и PMR-терминалом радиосети (10), группой PMR-терминалов или всеми PMR-терминалами такой радиосети.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что радиосвязь устанавливают между радиостанцией (2) кабины машиниста и одним или несколькими терминалами локальной PMR-радиосети (10), работающей по стандарту наземного транкингового радио (TETRA).

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что при установлении радиосвязи между радиостанцией (2) кабины машиниста и одним или несколькими терминалами TETRA используют транкинговый режим (ТМО) или режим прямой связи (DMO).

8. Способ по одному из пп.4-7, отличающийся тем, что радиосвязь используют для передачи данных.

9. Устройство для установления межсетевой радиосвязи между терминалом цифровой радиосети железнодорожной сотовой радиосвязи (GSM-R), прежде всего подвижной радиостанцией (2) кабины машиниста, приданной поезду, составу или локомотиву, и контроллерами (7, 8, 9), работающими в цифровой радиосети железнодорожной сотовой радиосвязи (GSM-R), с одной стороны, и одним или несколькими терминалами локальной радиосети (10), работающей в качестве сети профессиональной подвижной радиосвязи (PMR), с другой стороны, отличающееся тем, что оно включает в себя:
- модуль PMR-приемопередатчика, встроенный в шинную систему подвижной радиостанции (2) кабины машиниста или подключенный к радиостанции (2) кабины машиниста в качестве внешнего устройства,
- схему управления модулем PMR-приемопередатчика, встроенную в радиостанцию (2) кабины машиниста или связанную с ней,
- банки данных с информацией об адресах, функциях и рабочих состояниях, встроенные в радиостанцию (2) кабины машиниста или связанные с ней.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что схема управления выполнена с возможностью определяемого пользователем и временного соотнесения PMR-терминалов с поездом, составом или локомотивом, в котором работает радиостанция (2) кабины машиниста, при котором PMR-терминалы включены в цифровую или аналоговую радиосеть в качестве равноправных абонентов.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что схема управления выполнена с возможностью определяемой пользователем или административной отмены соотнесения PMR-терминалов с поездом, составом или локомотивом, в котором работает радиостанция (2) кабины машиниста, при которой PMR-терминалы уже не входят в цифровую или аналоговую радиосеть в качестве абонентов.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что внутри поезда или состава установлены устройства для выдачи акустической или визуальной информации, связанные с радиостанцией (2) кабины машиниста проводными или беспроводными линиями, с возможностью осуществляемой посредством межсетевой радиосвязи передачи информации от одного или нескольких PMR-терминалов через радиостанцию (2) кабины машиниста на эти устройства.

13. Устройство по одному из пп.9-12, отличающееся тем, что PMR-терминалами являются оконечные устройства локальной PMR-радиосети (10), работающей по стандарту наземного транкингового радио (TETRA).