МОБИЛЬНАЯ АППАРАТНАЯ СОТОВОЙ СВЯЗИ Российский патент 2016 года по МПК H04B7/26 

Изобретение относится к системам подвижной связи и может быть использовано в качестве мобильной аппаратной сотовой связи, предназначенной для обеспечения организации сотовой связи при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций и привязки к телефонной сети общего пользования при работе в полевых условиях.

Проведенный поиск аналогов решения поставленной задачи показал, что наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранная в качестве прототипа мобильная станция оперативной связи, структурная электрическая схема и технические возможности которой описаны в патенте на изобретение [1]. Эта мобильная станция содержит станцию спутниковой связи в составе антенной системы, устройства разделения трактов приема и передачи, антенного ввода, приемника, блока модулятора-демодулятора и передатчика, устройство коммутации, аппаратуру каналообразования, радиорелейную станцию в составе приемопередатчика, антенного фидера, полутелескопической мачты и установленной на ней направленной антенны, модем тональной частоты, два блока шифрования, абонентскую установку, три кнопочных переключателя, три основных и три выносных телефонных аппарата автоматической телефонной связи, широкополосный модем, портативный компьютер, малогабаритный принтер, абонентские линии прямой связи, соединительную линию от внешней автоматической телефонной станции (АТС), пульт оператора, портативную радиостанцию со встроенной в нее антенной, ультракоротковолновую (УКВ) радиостанцию подвижной связи и подключенную к ней штыревую антенну.

Основными недостатками известной мобильной станции оперативной связи являются наличие ручной коммутации образованных станцией каналов, низкая пропускная способность организуемых направлений и трактов связи, ограниченные возможности по организации сети сотовой связи, что приводит к снижению оперативности установления соединения и ведения связи, а также к затруднению выхода в другие сети связи.

Целью изобретения является повышение надежности работы сети сотовой связи и пропускной способности образуемых аппаратной направлений связи.

Поставленная цель достигается тем, что в мобильную аппаратную сотовой связи, содержащую станцию спутниковой связи, высокочастотный вход-выход которой соединен с высокочастотным входом-выходом антенной системы, радиорелейную станцию (РРС) с установленной на телескопической мачте антенной, портативный компьютер автоматизированного рабочего места технологического управления (АРМ ТУ), малогабаритный принтер, абонентские линии прямой связи, соединительные линии от внешней станции (аппаратной), пульт оператора, ультракоротковолновую (УКВ) радиостанцию подвижной связи и подключенную к ней штыревую антенну, дополнительно введены базовая станция стандарта GSM, включающая в себя контроллер приемопередающих устройств, приемопередатчик первого диапазона с антенным блоком и приемопередатчик второго диапазона с антенным блоком, контроллер базовых станций, два коммутатора Ethernet, навигационный приемник со встроенной антенной, инверсный мультиплексор, вторая РРС с установленной на телескопической мачте антенной, комбинированный мультиплексор, оптический кросс, электрический кросс, кабельный ввод, блок коммутации служебных линий связи (СЛС), аппаратура служебной связи, пульт связи водителя, проводные линии для организации направлений связи по технологии xDSL, проводные линии Ethernet, волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) для передачи сигналов группового потока Е3 и ВОЛС для передачи сигналов группового потока Е1, при этом информационный вход-выход приемопередатчика первого диапазона базовой станции стандарта GSM, соединенного по высокочастотному входу-выходу с высокочастотным входом-выходом антенного блока, по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом контроллера приемопередающих устройств, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с информационным входом-выходом приемопередатчика второго диапазона, высокочастотный вход-выход которого соединен с высокочастотным входом-выходом антенного блока, третий вход-выход контроллера приемопередающих устройств по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом контроллера базовых станций, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом первого коммутатора Ethernet, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с четвертым входом-выходом контроллера приемопередающих устройств базовой станции стандарта GSM, третий вход-выход первого коммутатора Ethernet соединен с первым входом-выходом портативного компьютера АРМ ТУ, второй вход-выход которого по стыку USB соединен с входом-выходом малогабаритного принтера, третий вход-выход портативного компьютера АРМ ТУ по стыку RS-232 соединен с входом-выходом навигационного приемника со встроенной антенной, четвертый вход-выход первого коммутатора Ethernet по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом второго коммутатора Ethernet, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с третьим входом-выходом контроллера базовых станций, канальный вход-выход станции спутниковой связи по стыку Ethernet соединен с третьим входом-выходом второго коммутатора Ethernet, четвертый вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом инверсного мультиплексора, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с канальным входом-выходом первой РРС, высокочастотный вход-выход которой соединен с антенной, установленной на телескопической мачте, пятый вход-выход второго коммутатора Ethernet по стыку Ethernet соединен с канальным входом-выходом второй РРС, высокочастотный вход-выход которой соединен с высокочастотным входом-выходом антенны, установленной на телескопической мачте, пятый вход-выход первого коммутатора Ethernet по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом комбинированного мультиплексора, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с шестым входом-выходом второго коммутатора Ethernet, третий вход-выход комбинированного мультиплексора по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом оптического кросса, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с шестым входом-выходом первого коммутатора Ethernet, седьмой вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом электрического кросса, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с четвертым входом-выходом комбинированного мультиплексора, третий вход-выход оптического кросса соединен с первым станционным входом-выходом кабельного ввода, второй станционный вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом электрического кросса, четвертый вход-выход которого соединен с первым входом-выходом блока коммутации СЛС, второй вход-выход которого соединен с третьим станционным входом-выходом кабельного ввода, третий вход-выход блока коммутации СЛС соединен с линейным входом-выходом аппаратуры служебной связи, к первому и второму станционным входам-выходам которой подключены линейные входы-выходы соответственно пульта оператора и пульта связи водителя, а канальный вход-выход аппаратуры служебной связи соединен с канальным входом-выходом УКВ радиостанции подвижной связи, высокочастотный вход-выход которой соединен с высокочастотным входом-выходом антенны УКВ радиостанции, к первому, второму, третьему, четвертому, пятому и шестому линейным входам-выходам кабельного ввода подключены входы-выходы соответственно абонентских линий прямой связи, соединительных линий от внешней станции (аппаратной), проводных линий для организации направлений связи по технологии xDSL, проводных линий Ethernet, ВОЛС для передачи сигналов группового потока Е3 и ВОЛС для передачи сигналов группового потока Е1.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая мобильная аппаратная сотовой связи отличается наличием новых блоков: базовой станции стандарта GSM, включающей в себя контроллер приемопередающих устройств, приемопередатчики первого и второго диапазонов со своими антенными блоками, контроллера базовых станций, двух коммутаторов Ethernet, навигационного приемника со встроенной антенной, инверсного мультиплексора, второй РРС с антенной, установленной на телескопической мачте, комбинированного мультиплексора, оптического и электрического кроссов, кабельного ввода, блока коммутации служебных линий связи, аппаратуры служебной связи, пульта связи водителя, проводных линий для организации направлений связи по технологии xDSL, проводных линий Ethernet, ВОЛС для передачи сигналов группового потока Е3 и ВОЛС для передачи сигналов группового потока Е1, а также их связями с остальными элементами схемы.

Таким образом, заявляемая мобильная аппаратная сотовой связи соответствует критерию изобретения «новизна». Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь введенные в предлагаемую мобильную аппаратную сотовой связи блоки реализуемы, хорошо известны специалистам в данной области техники и дополнительного творчества, учитывая приведенные ниже пояснения, для воспроизведения не требуется. Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемую мобильную аппаратную сотовой связи вышеуказанные блоки проявляют новые свойства, заключающиеся в повышении надежности работы сети сотовой связи и пропускной способности образуемых аппаратной направлений связи, достигаемых за счет возможности организации нескольких независимых направлений связи разнородными средствами связи, управления процессами установления и ведения связи, привязки аппаратной к телефонной сети связи общего пользования.

Заявляемое решение явным образом не следует из уровня техники и имеет изобретательский уровень.

Заявляемая мобильная аппаратная сотовой связи может быть реализована с использованием существующих средств связи и телекоммуникационной аппаратуры, используемой на сетях электросвязи, и является промышленно применимой.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемой мобильной аппаратной сотовой связи.

Мобильная аппаратная сотовой связи содержит базовую станцию 1 стандарта GSM, включающую в себя контроллер 2 приемопередающих устройств, приемопередатчик 3 первого диапазона, антенный блок 4, приемопередатчик 5 второго диапазона и антенный блок 6, контроллер 7 базовых станций, первый коммутатор 8 Ethernet, портативный компьютер 9 автоматизированного рабочего места технологического управления (АРМ ТУ), малогабаритный принтер 10, навигационный приемник 11 со встроенной антенной, второй коммутатор 12 Ethernet, станцию 13 спутниковой связи с антенной системой 14, инверсный мультиплексор 15, первую РРС 16 с антенной 17, установленной на телескопической мачте, вторую РРС 18 с антенной 19, установленной на телескопической мачте, комбинированный мультиплексор 20, оптический кросс 21, электрический кросс 22, кабельный ввод 23, блок 24 коммутации СЛС, аппаратуру 25 служебной связи, пульт 26 оператора, пульт 27 связи водителя, УКВ радиостанцию 28 подвижной связи, антенну 29 УКВ радиостанции, абонентские линии 30 прямой связи, соединительные линии 31 от внешней станции (аналогичной аппаратной), проводные линии 32 для организации направлений связи по технологии xDSL, проводные линии 33 Ethernet, волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС) 34 для передачи сигналов группового потока Е3 и ВОЛС 35 для передачи сигналов группового потока Е1.

Информационный вход-выход приемопередатчика 3 первого диапазона базовой станции 1 стандарта GSM, соединенного по высокочастотному входу-выходу с высокочастотным входом-выходом антенного блока 4, по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом контроллера 2 приемопередающих устройств, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с информационным входом-выходом приемопередатчика 5 второго диапазона, высокочастотный вход-выход которого соединен с высокочастотным входом-выходом антенного блока 6. Третий вход-выход контроллера 2 приемопередающих устройств по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом контроллера 7 базовых станций, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом первого 8 коммутатора Ethernet, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с четвертым входом-выходом контроллера 2 приемопередающих устройств базовой станции 1 стандарта GSM.

Третий вход-выход первого 8 коммутатора Ethernet соединен с первым входом-выходом портативного компьютера 9 АРМ ТУ, второй вход-выход которого по стыку USB соединен с входом-выходом малогабаритного принтера 10, третий вход-выход портативного компьютера 9 АРМ ТУ по стыку RS-232 соединен с входом-выходом навигационного приемника 11 со встроенной антенной, четвертый вход-выход первого 8 коммутатора Ethernet по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом второго 12 коммутатора Ethernet, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с третьим входом-выходом контроллера 7 базовых станций. Канальный вход-выход станции 13 спутниковой связи по стыку Ethernet соединен с третьим входом-выходом второго 12 коммутатора Ethernet, четвертый вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом инверсного мультиплексора 15, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с канальным входом-выходом первой РРС 16, высокочастотный вход-выход которой соединен с антенной 17, установленной на телескопической мачте, пятый вход-выход второго 12 коммутатора Ethernet по стыку Ethernet соединен с канальным входом-выходом второй РРС 18, высокочастотный вход-выход которой соединен с высокочастотным входом-выходом антенны 19, установленной на телескопической мачте.

Пятый вход-выход первого 8 коммутатора Ethernet по стыку Ethernet соединен с первым входом входом-выходом комбинированного мультиплексора 20, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с шестым входом-выходом второго 12 коммутатора Ethernet, третий вход-выход комбинированного мультиплексора 20 по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом оптического кросса 21, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с шестым входом-выходом первого 8 коммутатора Ethernet, седьмой вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом электрического кросса 22, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с четвертым входом-выходом комбинированного мультиплексора 20, третий вход-выход оптического кросса 21 соединен с первым станционным входом-выходом кабельного ввода 23, второй станционный вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом электрического кросса 22, четвертый вход-выход которого соединен с первым входом-выходом блока 24 коммутации СЛС, второй вход-выход которого соединен с третьим станционным входом-выходом кабельного ввода 23, третий вход-выход блока 24 коммутации СЛС соединен с линейным входом-выходом аппаратуры 25 служебной связи, к первому и второму станционным входам-выходам которой подключены линейные входы-выходы соответственно пульта 26 оператора и пульта 27 связи водителя, а канальный вход-выход аппаратуры 25 служебной связи соединен с канальным входом-выходом УКВ радиостанции 28 подвижной связи, высокочастотный вход-выход которой соединен с высокочастотным входом-выходом антенны 29 УКВ радиостанции, к первому, второму, третьему, четвертому, пятому и шестому линейным входам-выходам кабельного ввода 23 подключены входы-выходы соответственно абонентских линий 30 прямой связи, соединительных линий 31 от внешней станции (аппаратной), проводных линий 32 для организации направлений связи по технологии xDSL, проводных линий 33 Ethernet, ВОЛС 34 для передачи сигналов группового потока Е3 и ВОЛС 35 для передачи сигналов группового потока Е1.

Базовая станция 1 стандарта GSM в составе контроллера 2 приемопередающих устройств, приемопередатчика 3 первого диапазона с антенным блоком 4, приемопередатчика 5 второго диапазона с антенным блоком 6 совместно с контроллером 7 базовых станций предназначена для развертывания сети сотовой связи с зоной радиопокрытия радиусом не менее 7 км в диапазонах 900 МГц (первый диапазон частот) и 1800 МГц (второй диапазон частот).

Контроллер 2 приемопередающих устройств обеспечивает управление работой и контроль работоспособности приемопередатчиков первого и второго диапазонов базовой станции.

Приемопередатчики 3 и 5 первого и второго диапазонов базовой станции 1 стандарта GSM схемно-конструктивно выполнены одинаково и содержат в передающей части аналого-цифровой преобразователь, кодер речи, кодер канала и модулятор, на вход которого подается несущая с выхода генератора блока синтезатора; в приемной части содержат демодулятор, к управляющему входу которого подключен через смеситель выход гетеродина блока синтезатора, декодер канала, декодер речи и цифроаналоговый преобразователь, общий для передающей и приемной частей логический блок, который управляет кодером и декодером канала. Блок синтезатора является источником колебаний несущей частоты, используемой для передачи информации по радиоканалу. Наличие гетеродина и преобразователя частоты (смесителя) обусловлено тем, что для передачи и приема используются различные участки спектра (дуплексное разделение по частоте).

Логический блок представляет собой микрокомпьютер, осуществляющий управление работой приемопередатчика.

В состав приемопередатчика может входить также блок сопряжения с линией связи, который осуществляет упаковку информации, передаваемой по линии связи на центр коммутации, и распаковку принимаемой от центра информации.

Каждый из антенных блоков 4 и 6 базовой станции 1 включает в себя приемную антенну и делитель частоты, передающую антенну и сумматор.

Контроллер 7 базовых станций обслуживает несколько базовых станций, расположенных в одном месте и замыкающихся на общий контроллер.

Контроллер 7 базовых станций представляет собой компьютер, обеспечивающий управление работой базовых станций сотовой связи, а также осуществляющий контроль работоспособности всех входящих в них блоков и узлов. Он выполняет следующие функции: управление распределением радиоканалов, контролирует соединения и регулирует их очередность, адаптацию скорости передачи речи, данных и сигналов вызова, определяет очередность передачи сообщений персонального вызова.

Принципы организации сети сотовой связи и каналов доступа, а также алгоритмы функционирования систем сотовой связи достаточно подробно изложены в литературе [2].

Достоинством предлагаемой системы сотовой связи стандарта GSM является то, что она предоставляет пользователям широкий спектр услуг и возможность применения разнообразного оборудования для передачи речевых сообщений и данных, сигналов вызова и аварийных сигналов, а также возможность подключения к телефонным сетям общего пользования, сетям передачи данных и цифровым сетям с интеграцией служб. В ней реализован ряд других услуг, включая использование интеллектуальных SIM-карт для обеспечения доступа к каналу и услугам связи, шифрование передаваемых сообщений, закрытый от прослушивания радиоинтерфейс, аутентификация абонента и идентификация абонентского оборудования по криптографическим алгоритмам, использование служб коротких сообщений, передаваемых по каналам сигнализации и др.

В стандарте GSM используется многостанционный доступ с временным разделением (уплотнением каналов - TDMA), что позволяет на одной несущей частоте разместить восемь речевых каналов одновременно.

Первый коммутатор 8 Ethernet совместно с портативным компьютером 9 АРМ ТУ предназначен для организации локальной вычислительной сети (ЛВС) технологического управления мобильной аппаратной сотовой связи и организации доступа абонентов в образованную ЛВС.

Первый коммутатор 8 Ethernet представляет собой коммутатор типа Ethernet Switch, предназначенный для организации доступа абонентов в образованную локальную вычислительную сеть и обеспечения передачи по ней данных по стыку Ethernet 100 Base-TX между рабочими местами должностных лиц и по каналам связи.

В качестве коммутатора 8 может быть использован промышленный коммутатор Ethernet типа КТМ-1373, разработанный ОАО «Морион» (г.Пермь), представляющий собой оборудование передачи пакетной информации, предназначенное для построения технологических и выделенных сетей передачи данных, а также локальных компьютерных сетей промышленного назначения.

Портативный компьютер 9 АРМ технологического управления содержит системный блок, состоящий из материнской платы, на которой размещены микропроцессор, системная магистраль (шина) типа ISA/PCI, ОЗУ, перепрограммируемое ПЗУ и контроллер клавиатуры, адаптера монитора, адаптера портов, контроллера дисков, контроллера дополнительных устройств, жесткого магнитного диска, дисковода для подключения гибкого магнитного диска, системное программное обеспечение и прикладное программное обеспечение, поставляемые на накопителе на жестком магнитном диске, платы аудио ввода-вывода, платы видео ввода-вывода и платы Ethernet, а также содержит дисплей с плазменным экраном, стандартную клавиатуру и графический манипулятор типа «мышь».

В качестве портативного компьютера 9 может быть использована персональная электронная вычислительная машина (ПЭВМ), которая представляет собой многофункциональный терминал, дополненный аппаратными и программными средствами навигации, связи и передачи данных. Она выполняет вычислительные функции, а также функции ввода-вывода, хранения, отображения и обработки информации, обладает технической, информационной, программной и эксплуатационной совместимостью с IBM PC/AT.

Конструктивно ПЭВМ представляет собой переносной защищенный компьютер типа «Notebook», установленный на амортизационной раме с целью исключения его перемещения при нахождении аппаратной в движении.

В качестве портативного компьютера 9 может быть использована управляющая вычислительная машина из состава вычислительного комплекса «Рамэк» типа РАМЭК-013-02-021.01.

Автоматизированное рабочее место технологического управления на базе портативного компьютера 9 предназначено для управления работой технических средств (аппаратуры и оборудования) мобильной аппаратной сотовой связи, коммутации и распределения принятых каналов и цифровых потоков, организации обмена информацией и данными с взаимодействующими станциями. При этом оператор управления с помощью портативного компьютера 9 АРМ ТУ обеспечивает:

1) ввод, хранение и отображение информации;

2) обмен информацией с взаимодействующими АРМ по сети обмена данными;

3) сбор, обобщение и отображение информации о состоянии связей, каналов и аппаратуры аппаратной;

4) дистанционное управление аппаратурой из состава аппаратной в объеме возможностей, предусмотренных в аппаратуре;

5) решение информационных и расчетных задач по организации направлений обмена информацией и каналов связи;

6) информационно-функциональное взаимодействие с навигационным приемником 11 со встроенной антенной, включая автоматический прием данных по определению координат своего местоположения и ввод их в память своего портативного компьютера.

Для выполнения указанных функций в составе портативного компьютера 9 АРМ технологического управления имеется функциональное прикладное обеспечение.

Малогабаритный принтер 10 предназначен для отпечатывания графических документов формата А4. В качестве малогабаритного принтера 10 может быть использовано устройство документирования типа УД-М211Д.

Навигационный приемник 11 со встроенной антенной предназначен для определения координат местоположения и дирекционного (азимутального) угла продольной оси подвижного объекта, в кузове которого смонтированы аппаратура и оборудование мобильной аппаратной системы подвижной связи. Принцип действия навигационного приемника 11 основан на комплексной обработке информации, поступающей от автономной навигационной системы геомагнитного типа и приемника спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС/GPS.

Навигационный приемник 11 содержит антенный модуль и электронный блок, соединенные между собой высокочастотными кабелями. В качестве такого приемника может быть использован навигационный приемник из состава аппаратуры навигации типа 14Ц821.

Второй коммутатор 12 Ethernet предназначен для организации доступа абонентов в образованную локальную вычислительную сеть и обеспечения передачи по ней данных по стыку Ethernet 10 Base-FX по каналам связи и между рабочими местами должностных лиц. В составе указанного коммутатора имеется медиаконвертер, который осуществляет преобразование среды распространения сигнала с одного типа в другой, в том числе сигнала, поступающего с медных проводов на оптические кабели, то есть медиаконвертер является связующим звеном между двумя средами распространения - оптическими и медными кабелями.

В качестве второго коммутатора 12 Ethernet может быть также использован промышленный коммутатор Ethernet типа КТМ-1373, представляющий собой оборудование передачи пакетной информации, предназначенное для построения технологических и выделенных сетей передачи данных, а также локальных компьютерных сетей промышленного назначения.

Станция 13 спутниковой связи содержит приемник, передатчик, контроллер управления антенной, делитель промежуточной частоты, сумматор, анализатор спектра сигналов и спутниковый модем. Она предназначена для обеспечения дуплексной телефонной связи и передачи данных, а также для телефонной связи или межмашинного обмена в режиме удаленного абонента АТС при работе в сетях радиально-узловой связи по закрепленным каналам или каналам, работающим по принципам радио-АТС при непрерывной передаче информации.

Приемник станции 13 предназначен для предварительного усиления принятых сигналов высокой частоты, преобразования сигналов в промежуточную частоту (ПЧ) и передачу их через делитель на демодулятор модема для последующей обработки. Он включает в себя малошумящий усилитель, распределительное устройство, преобразователи частоты и элементы тракта ПЧ, блок управления и сопряжения.

Передатчик станции 13 предназначен для формирования сигнала высокой частоты с заданными параметрами и его усиления до требуемого уровня мощности. Передатчик содержит преобразователь ПЧ, возбудитель и усилитель мощности.

Контроллер управления антенной предназначен для автоматического наведения антенной системы 14 на спутник и его сопровождения.

Антенная система 14 станции спутниковой связи является приемопередающей антенной, представляющей собой однозеркальную параболическую антенну, состоящую из зеркала с облучающей системой, опорно-поворотного устройства и аппаратуры наведения.

Организация спутниковой связи и обеспечение различных режимов работы с помощью станции 13 осуществляется по известным принципам, изложенным в литературе [2].

Инверсный мультиплексор 15 предназначен для преобразования четырех потоков Е1, образованных РРС 16, в групповой поток Ethernet для передачи его на взаимодействующие аппаратные по проводным линиям Ethernet.

Первая 16 и вторая 18 радиорелейные станции имеют в своем составе цифровой модем, приемопередатчик, устройство автоматизированной дистанционной юстировки и антенны, установленные на телескопической мачте.

Радиорелейные станции 16 и 18 имеют возможность автоматизированного направления антенн на корреспондента на основании координат расположения двух взаимодействующих станций либо по критерию минимизации вероятности битовой ошибки, а с помощью имеющегося в составе станции автоматизированного поворотного устройства обеспечивается оперативная перестройка направления излучения и возможность точной юстировки антенн.

Первая радиорелейная станция 16 предназначена для построения многопролетных цифровых радиорелейных линий связи. Она основана на использовании технологии DS-CDMA (Digital Signal-Code Division Multiple Access - Многостанционный доступ с кодовым разделением сигналов) и предназначена для обеспечения работы в полевых условиях на стоянке автономно или во взаимодействии с другими аналогичными станциями. При этом с помощью РРС 16 может быть организовано одно радиорелейное направление связи, по которому обеспечивается передача четырех цифровых потоков Е1 в режиме точка-точка на дальности до 30 км в условиях прямой видимости с требуемой вероятности ошибки.

Радиорелейная станция 16 может работать в оконечном режиме и режиме ретрансляции.

Радиорелейная станция 16 совместно с антенной 17, установленной на телескопической мачте, предназначена для работы в многоинтервальных цифровых радиорелейных линиях связи для передачи цифровых потоков информации в двух диапазонах частот: 390-645 МГц и 3950-4200 МГц.

В качестве телескопической мачты, на которой устанавливается антенна 17 для РРС, может быть использована телескопическая мачта высотой от 12 до 30 м. Она содержит ствол, состоящий из одной неподвижной и нескольких (от 4 до 10) подвижных секций, выполненных из дюралюминиевых труб различного диаметра. На телескопической мачте могут быть установлены две приемопередающие антенны 17, одна из которых предназначена для работы в диапазоне частот от 390 до 645 МГц, а другая - в диапазоне 3950-4200 МГц.

Для обеспечения радиорелейной связи в диапазоне 390-645 МГц может быть использована синфазная решетка, которая представляет собой Z-образную антенну, состоящую из четырех Z-излучателей, выполненных из труб алюминиевого сплава, плоского рефлектора и делителя мощности. Она предназначена для направленного излучения и направленного приема сигналов в указанном диапазоне частот.

В качестве антенны 17 для работы радиорелейной станции 16 в диапазоне 3950-4200 МГц может быть использована параболическая антенна с диаметром зеркала 1,5 м.

Для установки и юстировки внешнего оборудования РРС на мачтах в ее составе предусмотрены автоматизированные опорно-поворотные устройства (ОПУ), позволяющие дистанционно осуществлять юстировку антенн РРС по азимуту и углу места.

Назначение и возможности второй радиорелейной станции 18 совместно с антенной 19, установленной на телескопической мачте, являются аналогичными первой радиорелейной станции 16 совместно с антенной 17. Она может быть использована как самостоятельно для организации линий привязки в одном из диапазонов (первом - 390-645 МГц или втором - 3950-4200 МГц) к стационарным или полевым узлам связи, так и для дублирования радиорелейной линии, образованной первой РРС 16.

Комбинированный мультиплексор 20 представляет собой многофункциональное оборудование, используемое на магистральных линиях связи, осуществляющее функции мультиплексора/демультиплексора интерфейсов Е1 в интерфейсы Е3, Ethernet, сигналы оборудования спектрального мультиплексирования (CWDM), оборудования для организации линейных трактов по волоконно-оптическому кабелю связи. Он содержит в себе системные и интерфейсные блоки, включая блок контроля, блок сетевого транспорта, обеспечивающий преобразование нескольких компонентных сигналов Е1 в агрегатный сигнал Е3, блок линейный оптический, обеспечивающий преобразование сигнала Е3 в линейный оптический сигнал, и электронный коммутатор компонентных сигналов Е1, который осуществляет мультиплексирование потоков Е1 в Е3 (выполняется программно) и коммутацию канальных интервалов в Е1 (выполняется программно).

При этом комбинированный мультиплексор 20 осуществляет функции ввода/вывода информации и поддерживает интерфейсы, включающие в себя спектральное уплотнение оптических каналов (CWDM), Е1, Е3, Ethernet с оптическими и электрическими выходами.

Оптический кросс 21 предназначен для коммутации оптических сигналов и организации доступа на каналы внешних сетей связи с обеспечением передачи по ним данных по стыку Е3, Ethernet.

В качестве оптического кросса может быть использован оптический мультиплексор типа FG-FOM4E-RM, предназначенный для передачи по волоконно-оптическим соединительным линиям между взаимодействующими станциями до восьми потоков Е1 и Ethernet трафика со скоростью до 100 Мбит/с по одному или двум одномодовым оптическим волокнам.

Электрический кросс 22 представляет собой автоматизированный кросс-коммутатор с коммутационным полем N×N входа-выхода (канала связи). Конструктивно блок 22 выполнен в виде единого моноблока, включающего линейную и станционную стороны, к каждой из которых подключаются N линий с возможностью наращивания емкости кросса. Блок включает в себя электронное поле, к которому подключаются разъемы линейной и станционной сторон. Он предназначен для электрического кросс-соединения каналов и линий в любом сочетании. При этом обеспечивается возможность соединения между собой любых N каналов станционной стороны, соединения между собой любых N каналов линейной стороны, а также коммутации между собой каналов станционной стороны с каналами линейной стороны.

Кабельный ввод 23 содержит присоединительные и коммутационные элементы, к которым с помощью кабельных разъемов подключаются абонентские линии 30 прямой связи, соединительные линии 31 от внешней станции (аппаратной), проводные линии 32 для организации направлений связи по технологии xDSL, проводные линии 33 Ethernet, ВОЛС 34 и 35 для передачи сигналов групповых потоков Е3 и Е1. Он предназначен для распределения информационных и управляющих цепей на аппаратуру и оборудование, а также устройства и блоки, установленные в мобильной аппаратной сотовой связи. Конструктивно кабельный ввод 23 выполнен в соответствии с отраслевым стандартом на такие устройства, на панели которого установлены присоединительные разъемы с соответствующей распайкой пар подключенных кабелей связи.

Блок 24 коммутации служебных линий связи предназначен для приема с кабельного ввода 23 линий служебной связи, коммутации и распределения их на абонентские и канальные комплекты аппаратуры 25 служебной связи, проверки исправности линий и замены вышедших из строя линий на исправные.

Аппаратура 25 служебной связи предназначена для организации служебной связи с операторами взаимодействующих объектов, включая аналогичные комплексы, станции сопряжения телефонной сети общего пользования и каналообразующие средства.

В качестве аппаратуры 25 служебной связи могут быть использованы «Устройство диспетчерской связи» (патент Российской Федерации №2307475, кл. H04M 9/08, 27.09.2007 г.) и «Устройство диспетчерской дуплексной связи» (патент РФ №2132596, кл. H04M 9/08, 27.06.1999 г.).

Пульт 26 оператора представляет собой функционально законченное оконечное устройство, имеющее в своем составе стандартную телефонную тастатуру, вызывные приборы, микротелефонную трубку и устройство громкоговорящей связи (микрофон с усилителем и громкоговоритель). Пульт оператора предназначен для ведения телефонной и громкоговорящей связи по двухпроводным физическим цепям, двух- и четырехпроводным каналам тональной частоты и цифровым каналам, каналам КВ и УКВ радиосредств со скоростями передачи 1200, 2400 бит/с и 16 кбит/с.

Пульт 27 связи водителя является оконечным устройством, имеющим в своем составе вызывные и переговорные приборы, с помощью которых через аппаратуру 25 служебной связи обеспечивается посылка избирательного и циркулярного вызовов по линиям служебной связи и радиоканалу, ведение телефонной и громкоговорящей связи с абонентами подвижных объектов.

Радиостанция 28 является приемопередающей, ультракоротковолновой, с частотной модуляцией, предназначена для обеспечения радиосвязи между наземными подвижными объектами на стоянке и в движении при ведении следующих видов работ: телефон, слуховой тональный телеграф и цифровую сигнально-кодовую связь.

В качестве УКВ радиостанции 28 может быть использована УКВ радиостанция типа Р-168-25У мощностью 25 Вт. Эта радиостанция является приемопередающей УКВ станцией с частотной модуляцией. Она предназначена для выхода в сети радиосвязи и ведения автоматизированной, беспоисковой и бесподстроечной радиосвязи в диапазоне рабочих частот от 30 до 80 МГц между наземными и подвижными объектами на стоянке и в движении. С помощью УКВ радиостанции 28 подвижной связи с антенной 29 осуществляется радиосвязь в движении путем выхода в радиосеть и обмена речевыми и формализованными сообщениями.

В качестве антенны 29 для УКВ радиостанции 28 может быть использована штыревая антенна Куликова (штырь 1,5 м), которая устанавливается на амортизаторе и закрепляется на кабине автомобиля подвижного объекта. Антенна Куликова состоит из двух металлических штырей, изготовленных из стальных трубок диаметром 10 и 12 мм, соединенных между собой и с амортизатором антенны.

Абонентские линии 30 прямой связи предназначены для подключения телефонных аппаратов или оконечных устройств служебной связи, установленных на рабочих местах должностных лиц взаимодействующих аппаратных полевых узлов связи. Абонентские линии 30 прямой связи могут быть выполнены с использованием полевого распределительного многопарного кабеля с четверочной структурой типа П-269М-4×4+2×4.

Соединительные линии 31 от внешней станции (или аналогичной аппаратной) предназначены для приема и последующей передачи сигналов потока Е1 по стыку G.703 от оконечной аппаратуры взаимодействующих аппаратных сотовой связи полевого узла связи. Эти СЛ 31 могут быть выполнены с использованием полевого распределительного многопарного кабеля с четверочной структурой типа П-269М-2×4+1×2 или П-269М-4×4+2×4.

Проводные линии 32 предназначены для организации направлений связи с использованием технологии xDSL и приема от абонентов высокоскоростной информации с последующей передачей ее по образованным в аппаратной радиоканалам. Эти линии могут быть выполнены с использованием легкого полевого двухпроводного кабеля типа П-274М.

Проводные линии 33 Ethernet предназначены для организации линий передачи цифрового потока Ethernet на аппаратуру взаимодействующих аппаратных полевого узла связи. Проводные линии 33 Ethernet могут быть выполнены с использованием полевого распределительного многопарного многожильного кабеля типа П-269М-2×4+1×2 или П-269М-4×4+2×4.

Волоконно-оптическая линия связи 34 предназначена для развертывания оптической линии между мобильной аппаратной сотовой связи и внешними взаимодействующими аппаратными полевого узла связи, передачи/приема по ней сигналов группового потока Е3, Ethernet. ВОЛС 34 может быть реализована с использованием оптического кабеля типа ОК-В-М-4Т различной длины.

Волоконно-оптическая линия связи 35 предназначена для развертывания оптической линии между мобильной аппаратной сотовой связи и внешними взаимодействующими аппаратными полевого узла связи, передачи/приема по ней сигналов группового потока Е1. ВОЛС 35 может быть реализована с использованием оптического кабеля типа ОК-В-М-4Т различной длины.

Основная аппаратура и оборудование мобильной аппаратной сотовой связи размещены в специализированном бескаркасном фургоне, установленном на шасси автомобиля повышенной проходимости КАМАЗ-43118.

Мобильная аппаратная сотовой связи обеспечивает:

развертывание сети сотовой связи с зоной радиопокрытия радиусом не менее 7 км в двух диапазонах частот;

образование одного группового потока Е1 с использованием станции спутниковой связи Ku диапазона;

образование четырех потоков Е1 с использованием радиорелейных станций;

подключение двух групповых потоков Е1 по стыку G.703 к полевым аппаратным транспортной сети с использованием полевого многожильного кабеля типа П-269М-2×4+1×2 на небольших дальностях;

передачу потока Ethernet по четырем потокам Е1 с использованием инверсного мультиплексора и радиорелейных станций;

образование до восьми потоков Е1 или потока Ethernet в составе группового потока Е3 с использованием комбинированного мультиплексора по волоконно-оптической линии связи, образованной оптическим кабелем ОК-В-М-4Т;

образование DSL-линии по легкому полевому двухпроводному кабелю типа П-274М с возможностью подключения к объектам стационарных и полевых узлов связи с применением выносного DSL-модема;

транзитную коммутацию каналов и трактов в автоматическом режиме;

обеспечение взаимодействия мобильной аппаратной по соединительным, проводным и волоконно-оптическим линиям связи с аналогичными аппаратными и станциями;

коммутацию потоков Е1 с использованием оптического и электрического кроссов на соединительные линии к взаимодействующим аппаратным и станциям;

коммутацию потоков Ethernet с использованием электрического кросса и потоков E1, Ethernet и Е3 с использованием оптического кросса;

служебную телефонную связь по абонентским линиям прямой связи с взаимодействующими аппаратными с помощью аппаратуры служебной связи и пульта оператора с посылкой сигналов избирательного и циркулярного вызовов и ведением телефонной и громкоговорящей связи;

служебную радиосвязь на стоянке и в движении с помощью УКВ радиостанции подвижной связи, пульта оператора и пульта связи водителя с посылкой избирательного и циркулярного вызовов корреспондентов в радиосети;

автоматическое определение координат местоположения мобильной аппаратной путем приема с помощью навигационного приемника информации, поступающей от автономной навигационной системы геомагнитного типа и приемника спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС/GPS и последующей передачи этой информации на портативный компьютер АРМ ТУ.

Технический эффект от предлагаемой мобильной аппаратной сотовой связи заключается в повышении надежности работы сети сотовой связи и пропускной способности образуемых аппаратной направлений связи, а также в расширении функциональных возможностей аппаратной по организации сетей сотовой связи и обеспечению привязки к стационарным и полевым сетям связи общего пользования при нарушении их работоспособности, достигаемых за счет возможности организации нескольких независимых направлений связи разнородными средствами связи, управления процессами установления и ведения связи, привязки аппаратной к телефонной сети связи общего пользования.

Изготовленный образец мобильной аппаратной сотовой связи по предлагаемому изобретению прошел испытания с положительными результатами, что подтверждает правильность принятых технических решений и возможность промышленной реализации предлагаемого изобретения.

Источники информации

1. RU патент №2271072 C1, МПК H04M 5/00, 2006 (прототип).

2. Андрианов В.И., Соколов А.В. Средства мобильной связи. - СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 1998.

Изобретение относится к системам подвижной связи и может быть использовано в качестве мобильной аппаратной сотовой связи, предназначенной для обеспечения организации сотовой связи при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций и привязки к телефонной сети общего пользования при работе в полевых условиях. Техническим результатом является повышение надежности работы сети сотовой связи и пропускной способности образуемых аппаратной направлений связи. Указанный технический результат достигается тем, что в мобильную аппаратную сотовой связи, содержащую станцию спутниковой связи, высокочастотный вход-выход которой соединен с высокочастотным входом-выходом антенной системы, радиорелейную станцию (РРС) с установленной на телескопической мачте антенной, портативный компьютер автоматизированного рабочего места технологического управления (АРМ ТУ), малогабаритный принтер, абонентские линии прямой связи, соединительные линии от внешней станции (аппаратной), пульт оператора, ультракоротковолновую (УКВ) радиостанцию подвижной связи и подключенную к ней штыревую антенну, дополнительно введены базовая станция стандарта GSM, включающая в себя контроллер приемопередающих устройств, приемопередатчик первого диапазона с антенным блоком и приемопередатчик второго диапазона с антенным блоком, контроллер базовых станций, два коммутатора Ethernet, навигационный приемник со встроенной антенной, инверсный мультиплексор, вторая РРС с установленной на телескопической мачте антенной, комбинированный мультиплексор, оптический кросс, электрический кросс, кабельный ввод, блок коммутации служебных линий связи (СЛС), аппаратура служебной связи, пульт связи водителя, проводные линии для организации направлений связи по технологии xDSL, проводные линии Ethernet, волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) для передачи сигналов группового потока Е3 и ВОЛС для передачи сигналов группового потока Е1. 1 ил.

Мобильная аппаратная сотовой связи, содержащая станцию спутниковой связи, высокочастотный вход-выход которой соединен с высокочастотным входом-выходом антенной системы, радиорелейную станцию (РРС) с установленной на телескопической мачте антенной, портативный компьютер автоматизированного рабочего места технологического управления (АРМ ТУ), малогабаритный принтер, абонентские линии прямой связи, соединительные линии от внешней станции (аппаратной), пульт оператора, ультракоротковолновую (УКВ) радиостанцию подвижной связи и подключенную к ней штыревую антенну, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены базовая станция стандарта GSM, включающая в себя контроллер приемопередающих устройств, приемопередатчик первого диапазона с антенным блоком и приемопередатчик второго диапазона с антенным блоком, контроллер базовых станций, два коммутатора Ethernet, навигационный приемник со встроенной антенной, инверсный мультиплексор, вторая РРС с установленной на телескопической мачте антенной, комбинированный мультиплексор, оптический кросс, электрический кросс, кабельный ввод, блок коммутации служебных линий связи (СЛС), аппаратура служебной связи, пульт связи водителя, проводные линии для организации направлений связи по технологии xDSL, проводные линии Ethernet, волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) для передачи сигналов группового потока Е3 и ВОЛС для передачи сигналов группового потока E1, при этом информационный вход-выход приемопередатчика первого диапазона базовой станции стандарта GSM, соединенного по высокочастотному входу-выходу с высокочастотным входом-выходом антенного блока, по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом контроллера приемопередающих устройств, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с информационным входом-выходом приемопередатчика второго диапазона, высокочастотный вход-выход которого соединен с высокочастотным входом-выходом антенного блока, третий вход-выход контроллера приемопередающих устройств по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом контроллера базовых станций, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом первого коммутатора Ethernet, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с четвертым входом-выходом контроллера приемопередающих устройств базовой станции стандарта GSM, третий вход-выход первого коммутатора Ethernet соединен с первым входом-выходом портативного компьютера АРМ ТУ, второй вход-выход которого по стыку USB соединен с входом-выходом малогабаритного принтера, третий вход-выход портативного компьютера АРМ ТУ по стыку RS-232 соединен с входом-выходом навигационного приемника со встроенной антенной, четвертый вход-выход первого коммутатора Ethernet по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом второго коммутатора Ethernet, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с третьим входом-выходом контроллера базовых станций, канальный вход-выход станции спутниковой связи по стыку Ethernet соединен с третьим входом-выходом второго коммутатора Ethernet, четвертый вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом инверсного мультиплексора, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с канальным входом-выходом первой РРС, высокочастотный вход-выход которой соединен с антенной, установленной на телескопической мачте, пятый вход-выход второго коммутатора Ethernet по стыку Ethernet соединен с канальным входом-выходом второй РРС, высокочастотный вход-выход которой соединен с высокочастотным входом-выходом антенны, установленной на телескопической мачте, пятый вход-выход первого коммутатора Ethernet по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом комбинированного мультиплексора, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с шестым входом-выходом второго коммутатора Ethernet, третий вход-выход комбинированного мультиплексора по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом оптического кросса, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с шестым входом-выходом первого коммутатора Ethernet, седьмой вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с первым входом-выходом электрического кросса, второй вход-выход которого по стыку Ethernet соединен с четвертым входом-выходом комбинированного мультиплексора, третий вход-выход оптического кросса соединен с первым станционным входом-выходом кабельного ввода, второй станционный вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом электрического кросса, четвертый вход-выход которого соединен с первым входом-выходом блока коммутации СЛС, второй вход-выход которого соединен с третьим станционным входом-выходом кабельного ввода, третий вход-выход блока коммутации СЛС соединен с линейным входом-выходом аппаратуры служебной связи, к первому и второму станционным входам-выходам которой подключены линейные входы-выходы соответственно пульта оператора и пульта связи водителя, а канальный вход-выход аппаратуры служебной связи соединен с канальным входом-выходом УКВ радиостанции подвижной связи, высокочастотный вход-выход которой соединен с высокочастотным входом-выходом антенны УКВ радиостанции, к первому, второму, третьему, четвертому, пятому и шестому линейным входам-выходам кабельного ввода подключены входы-выходы соответственно абонентских линий прямой связи, соединительных линий от внешней станции (аппаратной), проводных линий для организации направлений связи по технологии xDSL, проводных линий Ethernet, ВОЛС для передачи сигналов группового потока Е3 и ВОЛС для передачи сигналов группового потока E1.