Цифровой стандарт радиосвязи Волновая сеть — от локальной группы до региональной сети оперативной связи

ООО «Радиотехника» является одной из ведущих отечественных компаний в сфере разработки, производства и проектирования современных профессиональных систем радиосвязи. Начиная с 2010 года началась разработка нового алгоритма для организации оперативной радиосвязи. С течением времени благодаря гибкости созданной технологии, непрерывному процессу разработки и прямым взаимодействием с каждым заказчиком на основе алгоритма сформировался высокотехнологичный комплекс связи (рис 1). Комплекс сохраняет свои базовые характеристики, которые необходимы для реализации оперативной радиосвязи даже при построении самых сложных  решений различного масштаба, от связи в локальной группе до региональной телекоммуникационной сети.

Принципы организации радиосети на основе алгоритма «Волновая сеть».

Алгоритм «Волновая сеть» организует пакетную передачу с помощью принципа множественного доступа с контролем несущей (CSMA). Отличительная особенность - алгоритм не выстраивает маршрута до получателя, а распространяет информацию через множество узлов (абонентов). Оптимизирован под голосовую радиосвязь и совместную передачу данных. Программа, реализующая алгоритм зарегистрирована в едином реестре российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных под номером №5892 «Программа управления контроллера радиостанции цифровой широкополосной адаптивной равнодоступной радиосети»

Каждый абонент ретранслирует пакеты данных и не мешает делать это другим. Для этого абонент выходит в эфир, когда эфир становится свободным. При этом абонент гарантирует распространение пакета данных. Узлы принимают и обрабатывают обязательно только первый пакет данных. Это дает эффективное распространение информации в пространстве. Другими словами, пакеты данных в радиосети диффузно распространяются только в тех направлениях, где еще не были. Каждый узел исходя из количества приходящих копий пакетов, решает необходимо ли ретранслировать пакет данных дальше, тем самым регулирует избыточность в радиосети.

Такой алгоритм организации радиосети позволяет реализовывать:

• Децентрализацию (отсутствие базовых станций и опорных узлов)

• Самоорганизацию (организация радиосети со случайными мобильными абонентами)

• Топологию с быстро меняющимися и случайным соединением узлов.
  

Пакеты данных распространяются по всей сети, а обрабатывают их только те узлы, которым они предназначались. Такая настраиваемая логическая структура радиосети организует пространственные потоки данных и разделяет информацию различного типа, значения и содержания по каналам данных.

Радиосеть позволяет организовывать гибкую структуру полудуплексных переговоров, включая групповой и индивидуальный вызов. Для каждого абонента выстраивается разговорная матрица с каналами передачи и приема с многоуровневыми приоритетами.

Протокол интегрирован в радиостанции отечественного производства, которые представляют маломощные устройства, работающие в дециметровом диапазоне. Эффективная излучаемая мощность (ЭИМ) 25мВт. Диапазоны используемых частот 868,9 МГц, 864-865 МГц, модуляция QPSK. Дальность действия в режиме точка-точка сотни метров для абонентских станций, 10 км и более для опорных ретрансляторов с круговой диаграммой направленности, до 30 км для направленных антенн. Возможно параллельно использовать до 8 активных голосовых каналов одновременно. Данную технологию можно распространить для устройств УКВ диапазона. Так как разрешенная полоса строго регламентирована, будет ограничено количество ретрансляций (см. рис.2).

Все типы устройств организуют радиосеть по одинаковому принципу. Стационарные ретрансляторы настроены на гарантированную ретрансляцию пакетов данных, абоненты настроены на оптимальную ретрансляцию для разгрузки сети. В зависимости от своего назначения устройства отличаются по дальности действия, режимам работы в сети и исполнению. Организация связи в локальной группе определяет Локальный уровень системы.

Кроме организации переговоров возможна трансляция телеметрических данных сквозь «Волновую сеть» и спутниковые/сотовые или другие каналы связи. Комплекс «Волновая сеть» предоставляет только среду для обмена низкоскоростным потоком данных (9600 бит/с). Внешнее подключаемое оборудование должно само организовывать правила взаимодействия с датчиками по средствам своих протоколов. Внутри одной радиозоны возможно совмещать функционал передачи данных и переговоры.

Промышленный (объектовый) уровень

Для группы подвижных абонентов радиозона формируется из зоны покрытия каждого абонента. Такая оперативная радиосвязь в группе будет полезна при чрезвычайных ситуациях, на первых этапах ликвидаций последствии аварий, в случаях поисково-спасательных операциях, то есть когда группа сама по себе подвижна или нет времени выстраивать стационарную зону покрытия. Необходимое условие - каждый абонент должен иметь перекрытие зоны как минимум с одним абонентом. При расстановке неподвижных ретрансляторов радиозона становится стационарной и обеспечивает радиосвязь удаленных друг от друга абонентов.

Для оперативного развертывания и мобильного мониторинга всей радиозоны удаленно и на местности было разработано ПО СМУР («Система мониторинга и управления радиосетью»). Устанавливается на планшет под ОС Android. С помощью СМУР возможно оперативно развернуть радиосеть, эффективно расставляя сеть опорных ретрансляторов и анализируя уровень сигналов между ними, наблюдать за радиосетью во время ее эксплуатации и предотвращать выход из строя оборуд ования. Кроме того ведется база переговоров прямо на планшете.

Таким образом, принципы организации радиосети и мобильное ПО для развертывания сети позволяют за минуты развернуть стационарную радиозону. Поэтому комплекс «Волновая сеть» обеспечивает быстроразварачиваюмую и быстроперестраиваемую надежную легкомасштабируемую радиосвязь. Это критически важно для служб быстрого реагирования особенно в местах удаленных от цивилизации. При продуманной расстановке ретрансляторов радиосеть не будет образовывать слепые зоны в радиопокрытии в ситуации, когда какой-либо из ретрансляторов выйдет из строя.

Кроме того СМУР активно используется при вводе в эксплуатацию нового проекта радиосвязи от промышленных объектов и портов до горных шахт и рудников.

Для локальной интеграции с другими радиосетями на одной территории комплекс имеет решение в виде радиостанции 3Р324Н «Волновая сеть», которая двунаправленно транслирует трафик между радиосетью «Волновая сеть» и одним из двух выбранных диапазонов (146-174 МГц и 433-470 МГц) в аналоговом или цифровом формате с минимальным разносом частоты 12.5 кГц.

Региональный уровень.

Для этих целей используется модуль АМС. Он транслирует эфирный трафик радиосети сквозь проводные, оптико-волоконные, беспроводные, сотовые и другие сети, в том числе сети общественного пользования (Интернет). Возможно гибко настраивать трансляцию трафика, связывая сети и логические каналы в различных конфигурациях.

С помощью АМС возможно гибко организовывать клиент-серверную архитектуру ССД/АРМ (Сервер сбора данных/Автоматизированное рабочее место), которая входит в комплект стационарного мониторинга радиосети (рис 2). Комплект ССД/АРМ нацелен на ведение базы данных переговоров и мониторинг абонентов в радиозоне. АРМ позволяет отслеживать параметры абонентов, прослушивать и фиксировать переговоры и для некоторых радиостанций, имеющих GPS приемник, отслеживать их передвижения на геоинформационной карте встроенной в АРМ. Архитектура комплекса позволяет территориально разносить радиозону, ССД, АРМ друг от друга, объединяя их через локальную сеть (например, предприятия или глобальную сеть (например, интернет). АРМ в сочетании с диспетчерской радиостанцией позволяет организовать дежурно-диспетчерскую службу всей радиосети.

Спутниковый и сотовый канал связи может использоваться для объединения удаленных радиозон или сопряжения радиозоны и отдельных подвижных абонентов с другими системами связи. Спутниковый канал особенно актуален для зон удаленных от цивилизации.

Для коммутации комплекса «Волновая сеть» с телефонной IP-связью осуществляется с помощью RoIP шлюза. Один или группа абонентов IP-сети может установить связь с одним логическим каналом внутри одной сети комплекса «Волновая сеть» Один логический канал радиосети может выделяться для индивидуального или группового использования.

Монополия иностранных стандартов радиосвязи (DMR, APCO25,Tetra, IDAS и т.д) в России создает скептическое отношение к инновационным разработкам. Это мешает реализовывать качественные, устойчивые и эффективные решения за разумные деньги. Блокирует создание условий для развития отечественной микроэлектроники в интересах приборостроения.

По факту алгоритм Волновая сеть является отечественным цифровым стандартом радиосвязи. Cтатус телекоммуникационного оборудования российского происхождения (ТОРП) был присвоен Минпромторгом 39 наименованиям радиотехнической продукции, которую выпускает компания «Радиотехника». В состав этого списка вошли линейки индивидуальных радиостанций и ретрансляторов «Гранит» и «Волновая сеть», а также цифровая приемо-передающая аппаратура «Гранит». Все оборудование работает на основе нового отечественного цифрового стандарта оперативной связи и передачи данных «Волновая сеть».

Реализованы все сегменты стандарта – протокол обмена данными, аппаратура потребителей, стационарное и стыковочное оборудование, клиент-серверная структура, автоматизированное рабочее место. Это дает надежду на реальное развитие приборостроения в РФ, не взирая на серьезное технологическое отставание от развитых стран.

Автор Андрей Владимирович Лексин

Видео по теме: