RU2619471C1 - Large-scale network hf radio with continuous area radioaccess - Google Patents
Large-scale network hf radio with continuous area radioaccess Download PDFInfo
- Publication number
- RU2619471C1 RU2619471C1 RU2016110932A RU2016110932A RU2619471C1 RU 2619471 C1 RU2619471 C1 RU 2619471C1 RU 2016110932 A RU2016110932 A RU 2016110932A RU 2016110932 A RU2016110932 A RU 2016110932A RU 2619471 C1 RU2619471 C1 RU 2619471C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radio
- radio access
- nodes
- network
- access
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/22—Scatter propagation systems, e.g. ionospheric, tropospheric or meteor scatter
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сетям и системам радиосвязи ДКМВ диапазона с использованием отражения радиоволн от ионосферного слоя F2. Изобретение может быть использовано для построения крупномасштабных национальных или континентальных сетей радиодоступа со сплошной зоной покрытия заданной территории независимо от характера рельефа и дополнительными секторами радиодоступа удаленных абонентов на расстоянии до 20000 км от границы сплошной территориальной зоны доступа. Изобретение может быть использовано для создания локальных зон радиосвязи с радиусом сплошной зоны обслуживания до 3000 км с повышенной пропускной способностью в районах необорудованных другими системами и устройствами электрической связи.The invention relates to networks and radio communication systems DKMV range using the reflection of radio waves from the ionospheric layer F2. The invention can be used to build large-scale national or continental radio access networks with a continuous coverage area of a given territory, regardless of the terrain and additional radio access sectors of remote subscribers at a distance of up to 20,000 km from the border of a continuous territorial access zone. The invention can be used to create local radio communication zones with a radius of a continuous service area of up to 3,000 km with increased throughput in areas not equipped with other systems and devices of electrical communication.
Для оценки новизны и технического уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным изобретением признаков, известных из сведений, ставших общедоступными до даты приоритета изобретения.To assess the novelty and technical level of the claimed solution, we consider a number of technical means known to the applicant for a similar purpose, characterized by a combination of features similar to the claimed invention, known from the information that became public until the priority date of the invention.
Известна система стационарного цифрового широкополосного радиодоступа, содержащая базовую (центральную) радиостанцию СВЧ с антенной, имеющей круговую либо секторную диаграмму направленности, и размещенные в пределах прямой радиовидимости, на разных удалениях от базовой (центральной) станции СВЧ, групповые абонентские (оконечные) радиостанции СВЧ с высоконаправленными антеннами, ориентированными на базовую (центральную) станцию СВЧ, которая характеризуется тем, что в состав базовой станции введен делитель мощности направлений, введены N-1 остронаправленные антенны, работающие с двумя ортогональными поляризациями, групповой выход широкополосного передатчика (передатчиков) базовой станции СВЧ подключен ко входу делителя мощности, к одному из выходов которого присоединен одномодовый вход селектора поляризации антенны с круговой либо секторной диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, а другие N-1 выходов делителя мощности присоединены к соответствующим входам селекторов поляризации N-1 остронаправленных антенн, при этом в состав базовой радиостанции СВЧ введен сумматор принимаемых от абонентских станций сигналов СВЧ с N направлений, имеющий в составе N преселекторов, N малошумящих усилителей СВЧ и схему сложения, выход которой соединен с групповым входом приемника (приемников СВЧ) базовой радиостанции СВЧ, а каждый отдельный вход сумматора сигналов соединен с выходом селектора поляризации соответствующей антенны, см. патент RU №2285339.A known system of stationary digital broadband radio access containing a base (central) microwave radio station with an antenna having a circular or sector beam pattern, and located within direct radio visibility, at different distances from the base (central) microwave station, group subscriber (terminal) microwave stations with highly directional antennas oriented to the microwave base (central) station, which is characterized by the fact that a directional power divider is introduced into the base station, s N-1 pointed antennas working with two orthogonal polarizations, the group output of the broadband transmitter (s) of the microwave base station is connected to the input of the power divider, one of the outputs of which is connected to a single-mode input of the antenna polarization selector with a circular or sector beam pattern in the horizontal plane, and the other N-1 outputs of the power splitter are connected to the corresponding inputs of the polarization selectors N-1 of directional antennas, while in the microwave base station an adder for microwave signals received from subscriber stations was introduced from N directions, comprising N preselectors, N low-noise microwave amplifiers, and an addition circuit whose output is connected to the group input of the receiver (microwave receivers) of the microwave base station, and each individual signal adder input is connected to the output the polarization selector of the corresponding antenna, see patent RU No. 2285339.
Недостатком таких систем является незначительная (радиусом несколько десятков километров) зона обслуживания одной базовой станции, ограниченная прямой видимостью между антеннами базовой и абонентской радиостанций.The disadvantage of such systems is a small (with a radius of several tens of kilometers) service area of one base station, limited by direct visibility between the antennas of the base and subscriber radio stations.
Известны зональные систем ДКМВ радиосвязи с вынесенным ретрансляционным пунктом (О.В. Головин, С.П. Простое. Системы и устройства коротковолновой радиосвязи. Горячая Линия - Телеком. 2006. 600 с.). Основным недостатком таких систем является относительно небольшая (диаметром до 1000) зона обслуживания одного ретранслятора, причем зона расположения самого ретранслятора им не обслуживается.Known zone systems DKMV radio with a remote relay point (OV Golovin, SP Simple. Systems and devices of short-wave radio communications. Hot Line - Telecom. 2006. 600 S.). The main disadvantage of such systems is the relatively small (with a diameter of up to 1000) service area of one repeater, and the location area of the repeater itself is not served by it.
Известны системы ДКМВ связи с использованием отражения радиоволн от ионосферы, содержащие приемопередающие устройства подключенные к приемопередающей антенне зенитного излучения (Поляков В.T. NVIS - ТЕХНИКА БЛИЖНЕЙ СВЯЗИ НА КВ. «Спецтехника и связь», 2009, №1, с. 59-63). Базовая станция или радиоузел, построенные по этой технологии, обеспечивают связь с абонентами в зоне радиусом до 500 км от места расположения антенны зенитного излучения (АЗИ). Недостатками системы являются сравнительно небольшая зона обслуживания и малый диапазон рабочих частот, который ограничен критической частотой слоя F2 ионосферы 
В качестве технического решения, наиболее близкого к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков, выбрана известная сеть коротковолновой радиосвязи для передачи дискретных сообщений, состоящая из удаленных от абонентов и соединенных между собой линиями связи базовых ретрансляторов, обеспечивающих двустороннюю связь между абонентами сети путем приема от передающих сообщения абонентов группового сигнала с частотным уплотнением и передачи этих сообщений получающим их абонентам последовательно во времени, которая характеризуется тем, что содержит дополнительные территориально разнесенные приемные центры, связанные со своими базовыми ретрансляторами внешними линиями связи, и предназначенные для увеличения надежности передачи сообщений от абонента в сторону удаленного от него базового ретранслятора, см. патент RU №2336635.As a technical solution, the closest to the claimed invention in terms of essential features, the well-known short-wave radio communication network for transmitting discrete messages, consisting of basic repeaters remote from the subscribers and interconnected by communication lines, providing two-way communication between network subscribers by receiving from transmitting messages, was selected subscribers of a group signal with frequency multiplexing and transmission of these messages to their recipients sequentially in time, which characterized by the fact that it contains additional geographically dispersed receiving centers associated with their base transponders using external communication lines and designed to increase the reliability of message transmission from the subscriber to the base transponder remote from it, see patent RU No. 2336635.
Данная сеть имеет следующие недостатки.This network has the following disadvantages.
Один удаленный ретранслятор обслуживает одну или несколько зон с радиусами до 1000 км. Для расширения границ зоны обслуживания до 3500 км используют группу ретрансляторов, расположенных по окружности зоны с таким радиусом. (Головин О.В., Простов С.П. Системы и устройства коротковолновой радиосвязи. - Горячая линия. - Телеком, 2006 г.).One remote repeater serves one or more zones with radii up to 1000 km. To expand the boundaries of the service area to 3,500 km, a group of repeaters located around the circumference of a zone with such a radius is used. (Golovin O.V., Prostov S.P. Systems and devices of short-wave radio communication. - Hot line. - Telecom, 2006).
Использование в составе сети базовых узлов радиодоступа, каждый из которых обслуживает зону радиусом до 3000 км, существенно (в несколько раз) увеличивает общую зону обслуживания сети с заданным количеством базовых узлов или резко сокращает их количество, необходимое для построения крупномасштабных национальных или континентальных сетей.The use of basic radio access nodes in the network, each of which serves a zone with a radius of up to 3000 km, significantly (several times) increases the total network coverage area with a given number of basic nodes or dramatically reduces their number needed to build large-scale national or continental networks.
Связность данной сети поддерживается только внешними линиями связи и автономная работа полной сети без внешней поддержки межузловыми линиями сети связи общего пользования невозможна.The connectivity of this network is supported only by external communication lines and the autonomous operation of a complete network without external support by internodal lines of a public communication network is impossible.
Удаленный ретранслятор и даже группа ретрансляторов принципиально не могут обслуживать участки территории с большими перепадами рельефа или массовой высотной застройки (высотные горные массивы, долины ограниченные горными цепями, обширные городские массивы с высотной застройкой). Перепады рельефа создают зоны тени для радиоволн удаленного базового ретранслятора, отраженных от ионосферы при их наклонном падении на препятствия. Размеры затеняемой зоны зависят от расстояния до ретранслятора, высоты и взаимного положения затеняющих препятствий. Эти размеры определяются с учетом кривизны земной поверхности методами сферической тригонометрии (Н.Н. Степанов. Сферическая тригонометрия. ОГИЗ, Государственное издательство технико-теоретической литературы. Л., М.: 1948 г.).A remote repeater and even a group of repeaters cannot fundamentally serve areas with large changes in terrain or mass high-rise buildings (high-altitude mountain ranges, valleys bounded by mountain ranges, vast urban massifs with high-rise buildings). Differences in the relief create shadow zones for the radio waves of the remote base transponder reflected from the ionosphere when they obliquely fall on obstacles. The dimensions of the shaded area depend on the distance to the repeater, the height and relative position of the shading obstacles. These sizes are determined taking into account the curvature of the earth's surface using spherical trigonometry methods (NN Stepanov. Spherical trigonometry. OGIZ, State Publishing House of Technical and Theoretical Literature. L., M .: 1948).
В то же время, указанные препятствия не создают радиотени при использовании технологий зенитного излучения и приема радиоволн, известных еще, как NVIS - технологии. Включение в состав сети радиодоступа базовых узлов зенитного излучения, размещаемых на участках с затеняющими препятствиями или рядом с ними, позволяет создавать сплошные зоны радиодоступа при любых особенностях рельефа или застройки обслуживаемой территории.At the same time, these obstacles do not create radio shadow when using technologies of anti-aircraft radiation and receiving radio waves, also known as NVIS - technology. The inclusion in the composition of the radio access network of the basic nodes of anti-aircraft radiation, located in areas with shading obstacles or near them, allows you to create continuous radio access zones for any features of the relief or development of the served territory.
Имеющаяся в прототипе сеть удаленных ретрансляторов сохраняет свою эффективность для абонентов, находящихся в пределах заданной зоны обслуживания. Абоненты, расположенные или перемещающиеся на расстоянии свыше 3500 км от границ зоны, сетью не обслуживаются.Existing network of remote repeaters in the prototype remains effective for subscribers located within a given service area. Subscribers located or moving at a distance of more than 3,500 km from the borders of the zone are not served by the network.
Для обслуживания таких абонентов используют радиотрассы с многократным (более одного) отражением от ионосферы. Такие радиотрассы поддерживаются специальными узлами с радиопередающими устройствами мощностью до 100 кВт. Размещение таких передающих устройств на базовых ретрансляторах сети-прототипа резко ухудшит их электромагнитную совместимость с дополнительными приемными устройствами, расположенными в ближних зонах ретрансляторов на расстоянии до 500 км от них. Сигналы мощных передатчиков будут распространяться к дополнительным приемным устройствам земной волной и создавать помехи приему слабых сигналов абонентов из обслуживаемой зоны. Функция обслуживания удаленных (до 20000 км) абонентов сетью-прототипом не может быть реализована без ухудшения заявленных характеристик.To service such subscribers, radio paths with multiple (more than one) reflection from the ionosphere are used. Such radio paths are supported by special nodes with radio transmitting devices with power up to 100 kW. Placing such transmitting devices on the base repeaters of the prototype network will sharply worsen their electromagnetic compatibility with additional receiving devices located in the near zones of the repeaters at a distance of up to 500 km from them. Signals of powerful transmitters will be distributed to additional receivers by the earth wave and will interfere with the reception of weak signals of subscribers from the served area. The function of servicing remote (up to 20,000 km) subscribers by the prototype network cannot be realized without deterioration of the declared characteristics.
Известные наземные сети радиодоступа (сотовые и транкинговые) применяют узлы радиодоступа (базовые станции), использующие диапазоны частот УКВ и СВЧ. Эти диапазоны частот обеспечивают радиодоступ абонентов к узлу на расстоянии прямой видимости. Радиус зоны покрытия одного узла составляет до нескольких десятков километров в зависимости от высоты расположения антенны узла. Создание сплошной зоны радиодоступа на обширной территории (например, государственной территории Российской Федерации и приграничных районах) с помощью СВЧ наземных сетей невозможно из-за огромного количества потребных базовых станций и связывающей их дополнительной инфраструктуры (межузловых линий).Known terrestrial radio access networks (cellular and trunking) use radio access nodes (base stations) using the VHF and microwave frequency bands. These frequency ranges provide radio access to subscribers to the site at a direct line of sight distance. The radius of the coverage area of one node is up to several tens of kilometers, depending on the height of the antenna node. The creation of a continuous radio access zone over a vast territory (for example, the state territory of the Russian Federation and border areas) using microwave terrestrial networks is impossible due to the huge number of base stations needed and the additional infrastructure connecting them (inter-node lines).
Известные системы радиодоступа ДКМВ с вынесенными ретрансляторами имеют значительно большие зоны обслуживания (радиусом до 1000 км) на один узел доступа. Но эти системы не обеспечивают создания сплошной территориальной зоны радиодоступа и обслуживания абонентов значительно (до 20000 км) удаленных от границ зоны.Known DKMV radio access systems with remote repeaters have significantly larger service areas (with a radius of up to 1000 km) per access node. But these systems do not provide the creation of a continuous territorial zone of radio access and customer service significantly (up to 20,000 km) remote from the borders of the zone.
Заявленное изобретение направлено на решение задачи создания сплошной зоны радиодоступа национальной или континентальной территории любого размера с одновременным обслуживанием удаленных от границы зоны абонентов при относительно небольшом количестве базовых узлов, реализуемых на современном уровне техники, и обеспечения автономной работы системы при отказах внешних межузловых линий связи.The claimed invention is aimed at solving the problem of creating a continuous radio access zone of a national or continental territory of any size with simultaneous servicing of subscribers distant from the border of the zone with a relatively small number of base nodes implemented at the modern level of technology, and ensuring autonomous operation of the system in the event of failure of external inter-nodal communication lines.
Сущность изобретения как технического решения, выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше результата.The invention as a technical solution is expressed in the following set of essential features, sufficient to achieve the above result.
Согласно изобретению крупномасштабная сеть ДКМВ радиосвязи со сплошной зоной радиодоступа, содержащая многоканальные стационарные узлы территориального радиодоступа, состоящие из разнесенных приемных и передающих радиоцентров на основе программно-определяемых радиосредств, а также программно-определяемые абонентские радиотерминалы, связанные с узлами сети адаптивными линиями радиодоступа, а между собой адаптивными линиями прямой радиосвязи, характеризуется тем, что в нее дополнительно введены стационарные узлы зенитного радиодоступа с радиусом зоны покрытия до 500 км, расположенные вблизи или внутри участков радио-тени, создаваемой естественными или искусственными преградами, связанные с соседними стационарными опорными узлами территориального радиодоступа адаптивными радиолиниями ДКМВ с ионосферным распространением и имеющие выход через цифровой узловой коммутатор в каналы ЕАСС, а также стационарные узлы внешнего удаленного радиодоступа, расположенные на территории сплошной зоны радиодоступа вблизи ее внешней границы с равномерным распределением по периметру зоны и секторами обслуживания с углом раскрыва до 120°, ориентированными в сторону противоположную центру сплошной зоны, связанные с соседними стационарными опорными узлами территориального радиодоступа адаптивными радиолиниями ДКМВ с ионосферным распространением и имеющие выход через цифровой узловой коммутатор в каналы ЕАСС, кроме того сеть снабжена основным и запасным центрами управления сетью, расположенными на территории сплошной зоны радиодоступа, связанными с соседними стационарными опорными узлами территориального радиодоступа адаптивными радиолиниями ДКМВ с ионосферным распространением и имеющие выход через цифровой узловой коммутатор в каналы ЕАСС, причем соседние стационарные опорные узлы территориального радиодоступа взаимно расположены вблизи вершин смежных равносторонних сферических треугольников с длиной стороны по дуге большого круга не более 3000 км и выполнены с зоной радиодоступа радиусом до 3000 км каждый, причем адаптивные линии абонентского радиодоступа из сплошной зоны к стационарным опорным узлам территориального радиодоступа, магистральные линии межузловой связи и линии прямой связи абонентов в зоне обслуживания одного стационарного опорного узла выполнены с использованием ионосферной моды 1F2, а программно-определяемые сетевые абонентские радиотерминалы содержат встроенные навигационные приемники определения местоположения.According to the invention, a large-scale DKMV radio communication network with a continuous radio access zone, comprising multichannel stationary nodes of territorial radio access, consisting of spaced receiving and transmitting radio centers based on software-defined radio means, as well as software-defined subscriber radio terminals connected to the network nodes by adaptive radio access lines adaptive direct radio lines, characterized in that it additionally introduced stationary nodes of the anti-aircraft radio a stupa with a radius of coverage of up to 500 km, located near or inside areas of the radio shadow created by natural or artificial barriers, connected to neighboring stationary reference nodes of the territorial radio access by adaptive DKMV radio lines with ionospheric propagation and having access through the nodal switch to the EACC channels, and also stationary nodes of external remote radio access located on the territory of a continuous zone of radio access near its outer border with a uniform distribution over the diameter of the zone and service sectors with an opening angle of up to 120 °, oriented to the side opposite to the center of the continuous zone, connected to adjacent stationary reference nodes of the territorial radio access by adaptive DKMV radio lines with ionospheric propagation and having output through a digital node switch to the EACC channels, in addition, the network is equipped with a main and reserve network control centers located on the territory of the continuous radio access zone, connected with neighboring stationary reference nodes of the territorial radio access channels by DKMV adaptive radio links with ionospheric propagation and having access through the digital node switch to the EACC channels, the neighboring stationary reference nodes of the territorial radio access being mutually located near the vertices of adjacent equilateral spherical triangles with a side length along a large circle arc of no more than 3000 km and made with a radio access zone of radius up to 3000 km each, with adaptive subscriber radio access lines from the continuous zone to the stationary reference nodes of the territorial radio access, m Inter-site trunk links and direct subscriber lines in the service area of one stationary reference node are made using the 1F2 ionosphere mode, and software-defined network subscriber radio terminals contain built-in navigation positioning receivers.
Технический результат, обеспечиваемый при реализации заявленной совокупности существенных признаков заявленного изобретения, заключается в следующем:The technical result provided by the implementation of the claimed combination of essential features of the claimed invention is as follows:
- увеличение размеров сплошной зоны радиодоступа сети базовых узлов при заданном количестве узлов и любых особенностях рельефа или застройки;- increase in the size of the continuous zone of radio access of the network of basic nodes with a given number of nodes and any features of the relief or building;
- устранение участков радиотени, создаваемых масштабными перепадами уровня поверхности или застройкой, где невозможно обслуживание абонентов удаленными базовыми узлами;- elimination of radio shadow areas created by large-scale surface level differences or development, where it is impossible to service subscribers with remote base nodes;
- обеспечение автономной связности сети при выходе из строя или отсутствии в малодоступных районах поддерживающих узлов и линий связи единой автоматизированной сети связи РФ или других внешних сетей;- ensuring autonomous network connectivity in case of failure or in the absence of inaccessible areas of supporting nodes and communication lines of a unified automated communication network of the Russian Federation or other external networks;
- увеличение вероятности радиодоступа в сплошную зону удаленных абонентов, находящихся за пределами сплошной территориальной зоны на расстояниях до 20000 км от ее границ.- an increase in the probability of radio access to the continuous zone of remote subscribers located outside the continuous territorial zone at distances up to 20,000 km from its borders.
- исключение замираний сигнала, обусловленных многолучевым распространением в большой зоне обслуживания,- elimination of signal fading caused by multipath propagation in a large service area,
- расширение диапазона рабочих частот в зоне обслуживания одного узла.- expanding the range of operating frequencies in the service area of one node.
Увеличение размеров сплошной зоны радиодоступа сети при заданном количестве базовых узлов обеспечивается применением для радиодоступа способа связи модой 1F2, увеличением радиуса зоны обслуживания одного УТР до 3000 км, применением базовых узлов вертикального излучения и приема, применением абонентских радиотерминалов со встроенными навигационными приемниками определения местоположения.An increase in the size of the continuous zone of radio access of the network for a given number of base nodes is ensured by the use of the 1F2 mode communication method for radio access, an increase in the radius of the service area of one UTR to 3000 km, the use of basic nodes of vertical radiation and reception, the use of subscriber radio terminals with built-in navigation receivers for determining location.
Устранение участков радиотени, создаваемых масштабными перепадами уровня поверхности или застройкой обеспечивается включением в состав сети базовых узлов вертикального излучения и приема, взаимным расположением базовых узлов сети, способом радиосвязи модой 1F2.Elimination of the radio shadow areas created by large-scale surface level differences or development is ensured by the inclusion of vertical nodes of reception and reception into the network, the relative position of the network base nodes, and the radio communication mode 1F2.
Автономная связность сети при выходе из строя или отсутствии в малодоступных районах поддерживающих узлов и линий связи единой автоматизированной сети связи РФ обеспечивается включением в состав сети основного и запасного центров управления сетью способом радиосвязи модой 1F2, применяемым сетью на территории сплошного радиодоступа; взаимным расположением базовых узлов сети.Autonomous network connectivity in the event of failure or lack of support nodes and communication lines in inaccessible areas of the unified automated communication network of the Russian Federation is ensured by the inclusion in the network of the main and spare network control centers by the 1F2 radio communication method used by the network in the territory of continuous radio access; mutual arrangement of basic network nodes.
Увеличение вероятности радиодоступа в сплошную зону удаленных абонентов, находящихся за пределами сплошной территориальной зоны на расстояниях до 20000 км от ее границ обеспечивается включением в состав сети базовых узлов удаленного внешнего радиодоступа, взаимным расположением базовых узлов сети, применением абонентских радиотерминалов со встроенными навигационными приемниками определения местоположения.The increase in the probability of radio access to the continuous zone of remote subscribers located outside the continuous territorial zone at distances up to 20,000 km from its borders is ensured by the inclusion of remote external radio access into the network of base nodes, the relative position of the base network nodes, the use of subscriber radio terminals with built-in navigation receivers for determining location.
Увеличение радиуса зоны обслуживания территориального узла радиодоступа до 3000 км обеспечивается комплектами диапазонных приемных и передающих антенн радиодоступа для радиолиний любой протяженности в интервале 0-3000 км.An increase in the radius of the service area of the territorial radio access node to 3000 km is provided by sets of band receiving and transmitting radio access antennas for radio lines of any length in the range of 0-3000 km.
Исключение замираний сигнала, обусловленных многолучевым распространением в большой зоне обслуживания обеспечивается ПАК ИВ, ПАК ГЕО, определяющими параметры радиолиний с модой 1F2, а также ПАК АУС, ПАК АРЛ создающими и поддерживающими радиолинию с найденными параметрами.The elimination of signal fading caused by multipath propagation in a large service area is provided by PAK IV, PAK GEO, which determine the parameters of radio lines with mode 1F2, as well as PAK AUS, PAK ARL that create and maintain a radio line with the parameters found.
Расширение диапазона рабочих частот в зоне обслуживания одного узла обеспечивается всеми существенными признаками, так как поддержка радиолиний в диапазоне дальностей 0-3000 км только модами 1F2 требует использования всего диапазона частот ионосферного распространения 2-30 МГц.The extension of the operating frequency range in the service area of one node is ensured by all the essential features, since the support of radio links in the range of 0-3000 km only by 1F2 modes requires the use of the entire frequency range of the ionospheric propagation of 2-30 MHz.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1, представлена функциональная схема заявленной крупномасштабной сети, на фиг. 2 - схема соединения разнесенных центров узла и их подключения к ЕАСС, на фиг. 3 - пример плоского отображения взаимного расположения узлов для сети минимальной конфигурации с зонами и секторами обслуживания, на фиг. 4 - функциональная схема приемного радиоцентра (ПРЦ) в составе узла, на фиг. 5 - функциональная схема передающего радиоцентра (ПДРЦ) в составе узла.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1, a functional diagram of the claimed large-scale network is presented; FIG. 2 is a diagram of a connection of the diversity centers of the node and their connection to the EACC, in FIG. 3 is an example of a flat display of the mutual arrangement of nodes for a minimal configuration network with service areas and sectors, FIG. 4 is a functional diagram of a receiving radio center (PRC) as a part of the assembly, in FIG. 5 is a functional diagram of a transmitting radio center (MPC) as part of a node.
На чертежах позициями обозначены:In the drawings, the positions indicated:
1 - стационарные базовые узлы территориального радиодоступа (УТР), количество которых зависит от требуемой общей зоны покрытия;1 - stationary base units of territorial radio access (UTR), the number of which depends on the required total coverage area;
2 - стационарные узлы зенитного радиодоступа (УЗР), количество которых зависит от количества участков сложного рельефа с зонами радио-тени от УТР;2 - stationary nodes of anti-aircraft radio access (UZR), the number of which depends on the number of sections of complex terrain with areas of radio shadow from the UTR;
3 - стационарные узлы внешнего удаленного радиодоступа (УВР), количество которых зависит от заданного количества секторов обслуживания мобильных объектов, удаленных до 20000 км от границ зоны обслуживания;3 - stationary nodes of external remote radio access (UVR), the number of which depends on a given number of service sectors of mobile objects, remote up to 20,000 km from the boundaries of the service area;
4 - мобильные и стационарные сетевые абонентские терминалы (CAT), количество которых зависит от величины собственного адресного пространства сети;4 - mobile and stationary network subscriber terminals (CAT), the number of which depends on the size of the network’s own address space;
5 - основной и запасной центры управления радиосетью (ЦУС);5 - main and spare radio network control centers (NCC);
6 - комплект поддиапазонных стационарных приемных антенн радиодоступа, количество которых зависит от количества антенн в комплекте;6 - a set of subband stationary receiving radio access antennas, the number of which depends on the number of antennas in the set;
7 - комплект поддиапазонных стационарных приемных антенных решеток магистральных радиолиний, количество которых зависит от количества антенн комплекте;7 - a set of subband stationary receiving antenna arrays of the radio links, the number of which depends on the number of antennas set;
8 - приемный антенный коммутатор;8 - receiving antenna switch;
9 - комплект цифровых многоканальных радиоприемных устройств (ЦРПУ) ионосферно-волновой службы;9 - a set of digital multi-channel radio receivers (TsRPU) of the ionospheric-wave service;
10 - комплект многоканальных ЦРПУ службы автоматического установления связи;10 - a set of multi-channel CRPU service for automatic communication;
11 - комплект многоканальных ЦРПУ службы адаптивных радиолиний;11 - a set of multichannel CRPU service adaptive radio links;
12 - программно-аппаратный комплекс ионосферно-волновой службы (ПАК ИВ);12 - hardware-software complex of the ionospheric-wave service (PAK IW);
13 - программно-аппаратный комплекс службы автоматического установления связи (ПАК АУС);13 - hardware-software complex of automatic communication establishment service (PAC AUS);
14 - программно-аппаратный комплекс адаптивных радиолиний (ПАК АРЛ);14 - software and hardware complex adaptive radio links (PAK ARL);
15 - программно-аппаратный комплекс геоинформационной службы (ПАК ГЕО);15 - hardware-software complex of the geographic information service (PAK GEO);
16 - программно-аппаратный комплекс информационной безопасности (ПАК ИБ);16 - hardware-software complex of information security (PAC IB);
17 - программно-аппаратный комплекс управления радиоузлом (ПАК УР);17 - a hardware-software complex for controlling a radio node (PAK UR);
18 - шлюз выделенной линии связи с передающим радиоцентром;18 - gateway dedicated line with a transmitting radio center;
19 - шлюз сопряжения с линиями ЕАСС и другими внешними сетями,19 - gateway for interfacing with EACC lines and other external networks,
20 - программно-аппаратный узловой коммутатор-маршрутизатор (ПАК УКМ).20 - software and hardware node switch-router (PAK UKM).
21 - комплект поддиапазонных стационарных передающих антенн радиодоступа, количество которых зависит от количества антенн в комплекте;21 - a set of sub-band stationary transmitting radio access antennas, the number of which depends on the number of antennas in the set;
22 - комплект поддиапазонных стационарных передающих антенных решеток магистральных радиолиний, количество которых зависит от количества антенн комплекте;22 - a set of sub-band stationary transmitting antenna arrays of radio links, the number of which depends on the number of antennas set;
23 - устройство сложения мощностей, количество которых зависит от общего количества антенн радиоцентра;23 - power addition device, the number of which depends on the total number of antennas of the radio center;
24 - комплект цифровых радиопередающих устройств (ЦРПДУ) радиодоступа, количество которых зависит от количества антенн комплекте;24 - a set of digital radio transmitting devices (CRPDU) radio access, the number of which depends on the number of antennas set;
25 - комплект цифровых радиопередающих устройств (ЦРПДУ) магистральных радиолиний, количество которых зависит от количества антенн комплекте;25 - a set of digital radio transmitting devices (CRPDU) trunk radio lines, the number of which depends on the number of antennas set;
26 - программно-аппаратный комплекс управления передающим радиоцентром (ПАК УРПРД);26 - a hardware-software complex for transmitting radio center control (PAK URPRD);
27 - программно-аппаратный коммутатор-маршрутизатор передающего центра (ПАК ЦКМ),27 - software-hardware switch-router of the transmitting center (PAK CCM),
28 - шлюз выделенной линии связи с приемным радиоцентром;28 - gateway dedicated line with a receiving radio center;
29 - шлюз сопряжения с линиями ЕАСС и другими внешними сетями.29 - gateway for interfacing with EACC lines and other external networks.
Сплошные линии на фиг. 1 обозначают кабельные или радиорелейные соединительные линии узлов сети с ЕАСС, а так же выделенные линии межузловой связи. Пунктирные линии обозначают межузловые магистральные радиолинии с использованием моды 1F2. Штрихпунктирные линии обозначают абонентские линии радиодоступа или прямой связи с использованием моды 1F2.The solid lines in FIG. 1 indicate cable or radio-relay connecting lines of network nodes with EACC, as well as dedicated inter-node communication lines. Dotted lines indicate inter-site trunk links using the 1F2 mode. Dash-dot lines indicate subscriber lines of radio access or direct communication using the 1F2 mode.
На фиг. 2 сплошными линиями обозначены выделенная межцентровая линия связи между приемным радиоцентром узла (ПРЦ) и передающим радиоцентром узла (ПДРЦ, а также присоединительные линии к инфраструктуре ЕАСС. Штрихпунктирные линии обозначают абонентские линии радиодоступа с использованием моды 1F2.In FIG. 2 solid lines indicate a dedicated center-to-center communication line between the receiving radio center of the node (PRC) and the transmitting radio center of the node (MPC, as well as connecting lines to the EACC infrastructure. Dotted lines indicate subscriber radio access lines using the 1F2 mode.
На фиг. 3 кругами выделены зоны обслуживания узлов: для узла 2 - радиусом 500 км и для узла 1 - радиусом 3000 км. Прямыми лучами обозначены сектора обслуживания узлов 3.In FIG. 3 circles highlighted the service areas of nodes: for node 2 - with a radius of 500 km and for node 1 - with a radius of 3,000 km. Direct rays denote the
На фиг. 4 пунктиром обозначена высокоскоростная шина управления и передачи данных локальной вычислительной сети узлаIn FIG. 4, the dotted line indicates the high-speed bus for control and data transmission of the local area network of the node
Предлагаемая крупномасштабная сеть радиосвязи диапазона ДКМВ состоит из нескольких стационарных базовых узлов территориального радиодоступа (УТР) 1, каждый из которых содержит разнесенные приемный (ПРЦ) и передающий (ПДРЦ) радиоцентры на основе программно-определяемых радиосредств, соединенные между собой выделенной линией кабельной или радиорелейной связи и подключенные к единой автоматизированной сети связи страны (ЕАСС). Соседние УТР 1 дополнительно соединены между собой магистральными радиолиниями с использованием ионосферной моды 1F2, взаимно расположены, примерно, в вершинах смежных равносторонних сферических треугольников с длинной стороны не более 3000 км по дуге большого круга и имеют зону радиодоступа радиусом до 3000 км каждый.The proposed large-scale radio communication network of the DKMV range consists of several stationary base units of territorial radio access (UTR) 1, each of which contains diversity receiving (PRC) and transmitting (PDRC) radio centers based on software-defined radio means, interconnected by a dedicated cable or radio relay line and connected to the unified automated communication network of the country (EACC).
Кроме того, сеть содержит несколько стационарных узлов зенитного радиодоступа (УЗР) 2, расположенных вблизи или на территории участков сложного рельефа с зонами радио-тени от УТР. Каждый УЗР содержит разнесенные приемный и передающий радиоцентры на основе программно-определяемых радиосредств, соединенные между собой выделенной линией кабельной или радиорелейной связи и подключенные к единой автоматизированной сети связи страны (ЕАСС). Все УЗР 2 дополнительно соединены с соседними УТР 1 магистральными радиолиниями с использованием ионосферной моды 1F2.In addition, the network contains several stationary nodes of anti-aircraft radio access (UZR) 2 located near or in the areas of complex terrain with areas of radio shadow from the UTR. Each UZR contains diversity receiving and transmitting radio centers based on software-defined radio means, interconnected by a dedicated cable or radio-relay communication line and connected to the country's unified automated communication network (EACC). All
Сеть также содержит несколько стационарных узлов внешнего удаленного радиодоступа (УВР) 3, каждый из которых включает разнесенные приемный и передающий радиоцентры на основе программно-определяемых радиосредств, соединенные между собой выделенной линией кабельной или радиорелейной связи и подключенные к единой автоматизированной сети связи страны (ЕАСС). УВР 3 расположены на границах сплошной территориальной зоны радиодоступа и дополнительно соединены с соседними УТР 1 магистральными радиолиниями с использованием ионосферной моды 1F2.The network also contains several stationary nodes of external remote radio access (UVR) 3, each of which includes spaced receiving and transmitting radio centers based on software-defined radio means, interconnected by a dedicated cable or radio-relay communication line and connected to the country's unified automated communication network (EACC) . Air-
В состав сети включены основной и запасной центры управления радиосетью 5, размещаемые на территории зоны сплошного радио доступа, подключенные к единой автоматизированной сети связи страны (ЕАСС) и дополнительно соединенные с ближайшим УТР 1 выделенными линиями кабельной или радиорелейной связи.The network includes the main and spare radio
Сеть обслуживает мобильные и стационарные сетевые абонентские терминалы 4, расположенные или перемещающиеся в любой точке сплошной территориальной зоны доступа или по любому азимуту, обслуживаемому УВР 3 и поддерживающие группу сетевых протоколов доступа и обмена.The network serves mobile and fixed
Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.
В основу построения предлагаемой сети положен принцип использования радиолиний с единственной модой 1F2 для радио доступа в сплошной территориальной зоне. Такие радиолинии свободны от замираний многолучевости и в режимах частотной адаптации обслуживаются минимальной мощностью для заданной пропускной способности и известного уровня помех. При зенитном излучении мода 1F2 поддерживает радиолинии с дальностью от 0 до 500 км. Максимальная дальность радиолинии с модой 1F2 может достигать 4000 км при максимальных действующих высотах слоя F2. Однако такие условия не выполняются в зимние ночные периоды на средних и приполярных широтах, когда действующая высота верхнего отражающего слоя становится меньше 300 км.The construction of the proposed network is based on the principle of using radio links with a single 1F2 mode for radio access in a continuous territorial zone. Such radio links are free from multipath fading and in the frequency adaptation modes are served by the minimum power for a given bandwidth and a known level of interference. With anti-aircraft radiation, the 1F2 mode supports radio links with a range of 0 to 500 km. The maximum range of a radio line with mode 1F2 can reach 4000 km at maximum effective heights of the F2 layer. However, such conditions are not fulfilled in the winter nights at mid and polar latitudes, when the effective height of the upper reflecting layer becomes less than 300 km.
В этих условиях длина радиолинии уменьшается почти до 3000 км. Поэтому МПЧ радиолинии длинной 3000 км является стандартным параметром контроля станций мировой сети ионосферного контроля и определяется ими при всех сеансах зондирования. Пример результатов суточного контроля ионосферных параметров ионосферной станцией ИЗМИРАН приведен в таблице (http://icenter.izmiran.ru/f-h_db.php)Under these conditions, the length of the radio link decreases to almost 3,000 km. Therefore, the MUF of a 3000 km long radio link is a standard parameter for monitoring stations of the global ionospheric monitoring network and is determined by them for all sounding sessions. An example of the results of daily monitoring of ionospheric parameters by the IZMIRAN ionosphere station is given in the table (http://icenter.izmiran.ru/f-h_db.php)
Ежечасные значения ионосферных параметров. Москва.Hourly values of ionospheric parameters. Moscow.
Дата: 2014.12.22. Время UTDate: 2014.12.22. UT time
Содержание табличных параметров следующее:The contents of the table parameters are as follows:
fmin - наименьшая частота, при которой на ионограмме наблюдаются следы отражений от ионосферы.fmin is the lowest frequency at which traces of reflections from the ionosphere are observed on the ionogram.
foE - критическая частота О-компоненты самого низкого толстого слоя в области Е.foE is the critical frequency of the O component of the lowest thick layer in region E.
foF1 - критическая частота О-компоненты, отраженной от слоя F1.foF1 is the critical frequency of the O component reflected from layer F1.
foF2 - критическая частота О-компоненты, отраженной от самого высокого слоя - F2.foF2 is the critical frequency of the O component reflected from the highest layer - F2.
fxF2 - критическая частота Х-компоненты, отраженной от слоя F2.fxF2 is the critical frequency of the X component reflected from the F2 layer.
fxI - наибольшая частота, на которой имеются отражения от области F, независимо от того, отражаются ли они от ионосферы над головой или при наклонном падении.fxI is the highest frequency at which there are reflections from region F, irrespective of whether they are reflected from the ionosphere above the head or in an inclined incidence.
foEs - предельная частота О-компоненты, отраженной от спорадического слоя - Es.foEs is the limiting frequency of the O component reflected from the sporadic layer - Es.
fbEs - экранирующая частота слоя Es, т.е. наименьшая частота, на которой наблюдаются отражения первого порядка О-компоненты от вышележащего слоя.fbEs is the screening frequency of the Es layer, i.e. the lowest frequency at which first-order reflections of the O component from the overlying layer are observed.
hmF2 -высота главного максимума области F.hmF2 is the height of the main maximum of area F.
h'E - минимальная действующая высота нормального слоя Е.h'E is the minimum effective height of the normal layer E.
h'F - минимальная действующая высота следа отражений О-компоненты от взятой в целом области F.h'F is the minimum effective height of the trace of reflections of the O-component from the entire field F.
h'F2 - минимальная действующая высота от слоя F2.h'F2 - minimum effective height from the layer F2.
hpF2 - действующая высота следа отражений О-компоненты на частоте, равной 0,834*foF2. Эта высота равна истинной высоте максимума электронной концентрации слоя F2.hpF2 is the effective height of the reflection trace of the O-component at a frequency equal to 0.834 * foF2. This height is equal to the true height of the maximum electron concentration of the F2 layer.
h'Es - минимальная действующая высота следа, используемого для определения foEs.h'Es is the minimum effective trace height used to determine foEs.
MF1 - коэффициент, показывающий отношение максимально применимой частоты частоты (МПЧ),отражающейся от слоя F1 при наклонном падении на расстояние скачка, равное 3000 км, к критической частоте foF1.MF1 is a coefficient showing the ratio of the maximum applicable frequency frequency (MUF) reflected from the F1 layer at an oblique incidence of a jump distance of 3000 km to the critical frequency foF1.
MF2 - коэффициент, показывающий отношение максимально применимой частоты (МПЧ), отражающейся от слоя F2 при наклонном падении на расстояние скачка, равное 3000 км, к критической частоте foF2.MF2 is a coefficient showing the ratio of the maximum applicable frequency (MUF) reflected from the F2 layer at an inclined incidence of a jump distance of 3000 km to the critical frequency foF2.
Типы Es - типы спорадических слоев, по которым классифицируются отражения от Es.Types Es - types of sporadic layers by which reflections from Es are classified.
Типы F-рассеяния - классификация вида рассеянных отражений.Types of F-scattering - classification of the type of scattered reflections.
Числовые значения в таблице приведены в следующей размерности:The numerical values in the table are given in the following dimension:
fmin - 0,1 МГцfmin - 0.1 MHz
foF2 - 0,1 МГцfoF2 - 0.1 MHz
MF2(MF2) - 0,01MF2 (MF2) - 0.01
h'F2 - км.h'F2 - km.
h'F - кмh'F - km
foF1 - 0,01 МГцfoF1 - 0.01 MHz
MF1 (MF1) - 0,01MF1 (MF1) - 0.01
foE - 0,01 МГцfoE - 0.01 MHz
h'E - кмh'E - km
fbEs - 0,1 МГцfbEs - 0.1 MHz
foEs - 0,1 МГцfoEs - 0.1 MHz
h'Es - кмh'Es - km
Эта и аналогичные таблицы наблюдений подтверждают круглосуточное наличие моды 1F2 (параметр MF2) для радиолинии длиной 3000 км в квазистационарной ионосфере и возможность для УТР 1 круглосуточно обслуживать зону такого радиуса. Критическая частота вертикального отражения (параметр foF2) подтверждает круглосуточное существование зенитной моды 1F2 и круглосуточную работоспособность УЗР 2.This and similar observation tables confirm the round-the-clock presence of the 1F2 mode (parameter MF2) for a 3000 km radio link in the quasi-stationary ionosphere and the possibility for
Для обеспечения высокой автономной связности сети, не зависящей от каналов ЕАСС, соседние стационарные радиоцентры предлагается размещать, примерно, в вершинах смежных сферических треугольников со сторонами около 3000 км по дуге большого круга. Способы определения координат таких вершин (мест взаимного расположения узлов сети) хорошо известны (Н.Н. Степанов. Сферическая тригонометрия. ОГИЗ, Государственное издательство технико-теоретической литературы. Л., М.: 1948 г.). При таком взаимном расположении соседние узлы всегда будут связаны между собой магистральными каналами на моде 1F2, и появляются большие области пересечения (наложения) соседних зон. Абонент, находящийся в области пересечения зон и на различных расстояниях от смежных узлов, будет иметь разные частоты доступа к этим узлам. Для таких абонентов диапазоны частот доступа к одному узлу не совпадают с диапазонами доступа к другому узлу и электромагнитная совместимость абонентских терминалов, находящихся в одном месте, но обращающихся к разным узлам не ухудшается, общее число доступных каналов не уменьшается.To ensure high autonomous connectivity of the network, independent of the EACC channels, it is proposed that adjacent stationary radio centers be located at approximately the vertices of adjacent spherical triangles with sides about 3,000 km along a large circle arc. The methods for determining the coordinates of such peaks (the locations of the mutual nodes of the network nodes) are well known (NN Stepanov. Spherical trigonometry. OGIZ, State Publishing House of Technical and Theoretical Literature. L., Moscow: 1948). With this mutual arrangement, neighboring nodes will always be interconnected by trunk channels on mode 1F2, and large areas of intersection (overlapping) of neighboring zones appear. A subscriber located in the area of intersection of zones and at different distances from adjacent nodes will have different frequencies of access to these nodes. For such subscribers, the frequency ranges of access to one node do not coincide with the ranges of access to another node and the electromagnetic compatibility of subscriber terminals located in one place but accessing different nodes does not deteriorate, the total number of available channels does not decrease.
Предложенное пересечение зон имеет другой важный технический результат, который заключается в увеличении вероятности доступа хотя бы к одному из узлов.The proposed intersection of zones has another important technical result, which consists in increasing the probability of access to at least one of the nodes.
При P1=Р2=0,9 вероятностях доступа абонента к любому из двух смежных узлов по моде 1F2 вероятность доступа хотя бы к одному из них составитWith P 1 = P 2 = 0.9, the subscriber’s access probabilities to any of two adjacent nodes in mode 1F2, the probability of access to at least one of them will be
P12=1-(1-P1)(1-Р2)=0,99,P 12 = 1- (1-P 1 ) (1-P 2 ) = 0.99,
а при пересечении трех зонand at the intersection of three zones
Р123=1-(1-Ρ1)(1-Р2)(1-Р3)=0,999.P 123 = 1- (1-P 1 ) (1-P 2 ) (1-P 3 ) = 0.999.
В прототипе такой результат достигается введением дополнительного количества приемных узлов вблизи базовых ретрансляторов. В предлагаемой сети повышение надежности обеспечивается взаимным расположением базовых узлов.In the prototype, this result is achieved by introducing an additional number of receiving nodes near the base repeaters. In the proposed network, the increase in reliability is provided by the mutual arrangement of the base nodes.
Для обеспечения автономной связности сети критическим фактором является предельно допустимое расстояние между узлами. При уменьшении этого расстояния круглосуточная радиосвязность узлов нарушаться не будет. При увеличении этого расстояния начинают возникать интервалы времени, когда межузловая радиосвязь модой 1F2 невозможна.To ensure autonomous network connectivity, a critical factor is the maximum permissible distance between nodes. If this distance is reduced, the round-the-clock radio connectivity of the nodes will not be disturbed. With an increase in this distance, time intervals begin to arise when inter-site radio communication with mode 1F2 is impossible.
Каждому УТР 1 развернутой сети на некоторый заданный период присваивается собственная сетка вызывных частот, распределенных по всему диапазону частот ионосферного распространения модой 1F2 для дальностей от 0 до 3000 км. Эта сетка разбивается на несколько территориальных и функциональных групп. Соответствующие группы вызывных частот задаются сетевым абонентским терминалам, регистрируемым в зоне.Each
Каждый узел по заданному суточному графику выполняет вертикальное зондирование ионосферы над узлом и наклонное зондирование по заданной группе азимутов вокруг узла. По результатам зондирования определяет распределение критических частот в круговой области ионосферы диаметром 3000 км над узлом. Результаты зондирования сообщает в ЦУС 5, который по данным узлов и с привлечением национальной сети ионосферных станций формируют карту текущего распределения критических частот над всей зоной радиодоступа сети. ЦУС 5 фиксируют текущие координаты CAT 4, определяемые либо административно (для стационарных CAT 4), либо по данным навигационных приемников CAT 4, передаваемым при выполнении протоколов установления связи.Each node according to a given daily schedule performs vertical sounding of the ionosphere above the node and oblique sounding according to a given group of azimuths around the node. Based on the results of sounding, it determines the distribution of critical frequencies in the circular region of the ionosphere with a diameter of 3000 km above the node. The sensing results are reported in the
Таким образом, каждый узел контролирует текущее расположение всех CAT 4 и текущее состояние ионосферы в своей зоне обслуживания. ЦУС 5 группируют данные всех узлов в единую базу данных для всей территории сплошного радиодоступа сети. ЦУС 5 формируют сетевые таблицы маршрутизации, распределяют их по узлам сети и периодически корректируют. ЦУС 5 генерируют и распределяют ключевую информацию подсистемы информационной безопасности. Обмен данными между ЦУС 5 и узлами сети может выполнятся как по подключенным каналам ЕАСС, так и по магистральным межузловым радиолиниям с помощью специальных радиопротоколов физического уровня управления сетью.Thus, each node controls the current location of all
Предлагаемая сеть может поддерживать различные виды обмена. Например, обмен между CAT 4 и абонентами ЕАСС или других присоединенных сетей. В этом случае узел сети выполняет роль точки радиодоступа. При обмене между двумя CAT 4 одной зоны узел выполняет роль ретранслятора. При обмене между двумя CAT 4 различных зон два узла выполняют роль точек доступа и маршрутизаторов. При аварийных ситуациях на магистральных линиях сетей общего пользования один или несколько узлов сети могут выполнять функции радио-вставки вместо поврежденного участка.The proposed network can support various types of exchange. For example, the exchange between
Заявленные технические результаты обеспечиваются следующим образом. При обмене между абонентом и узлом на сетке вызывных частот выполняется протокол автоматического установления связи посредством одного из известных способов разделения каналов при множественном доступе. Известна, например, «Управляемая передатчиком система с множественным доступом с кодовым разделением каналов, использующая многопользовательское разнесение для максимизации пропускной способности с обеспечением равноправного доступа пользователей», патент RU №2501182. При выполнении протокола узел получает уточненные данные координат абонента от его навигационного приемника. По известным координатам узел определяет длину радиолинии, ее МПЧ и диапазон рабочих частот, соответствующий моде 1F2 (Зайцев В.В., Круковская И.Я. Выбор рабочих частот в зоне обслуживания узла радиодоступа диапазона ДКМВ. «Информация и Космос». 2015 г. №4 С. 10-12.). Этот диапазон частот используется в режиме частотно-адаптивного обмена. Такая же процедура выполняется для межузлового обмена по магистральным радиолиниям. Таким образом, в границах зоны сплошного радиодоступа любой CAT 4 из любой точки зоны может выполнить обмен с узлом на расстоянии до 3000 км эффективной модой 1F2 в отсутствии эффектов многолучевости.The claimed technical results are provided as follows. When exchanging between a subscriber and a node on a ring of call frequencies, a protocol for automatically establishing communication is performed using one of the known methods of channel separation for multiple access. Known, for example, "Transmitter-controlled code-division multiple access system using multi-user diversity to maximize throughput while ensuring equal access for users", patent RU No. 2501182. When the protocol is executed, the node receives updated subscriber coordinate data from its navigation receiver. Based on the known coordinates, the node determines the length of the radio link, its MUF and the operating frequency range corresponding to mode 1F2 (Zaitsev V.V., Krukovskaya I.Ya. Selecting operating frequencies in the service area of the radio access node of the DKMV band. "Information and Space". 2015 No. 4 S. 10-12.). This frequency range is used in the frequency-adaptive exchange mode. The same procedure is performed for inter-node exchange on the main radio links. Thus, within the boundaries of the continuous radio access zone, any
Для внешнего удаленного радиодоступа сеть использует другие известные способы, например, «Способ адаптивной радиосвязи в ДКМВ-диапазоне», патент RU №2401511. При этом доступ к удаленным абонентам от УВР выполняется с их передатчиков большой мощности, а разнесенный прием от удаленных абонентов на соответствующей сетке вызывных частот выполняют все узлы сети кроме УЗР.For external remote radio access, the network uses other known methods, for example, "Adaptive radio communication method in the DKMV range", patent RU No. 2401511. At the same time, access to remote subscribers from the air-blades is carried out from their high-power transmitters, and all nodes of the network, except for the UZR, carry out diversity reception from remote subscribers on the corresponding calling frequency grid.
В заявленной сети узел радиодоступа содержит приемный (ПРЦ) и передающий (ПДРЦ) радиоцентры с программно-определяемым оборудованием, антенны зенитного приема и излучения, соединенные между собой выделенной линией связи и подключенные присоединительными линиями связи к ЕАСС. Каждый. ПРЦ узла содержит комплект поддиапазонных стационарных приемных антенн радиодоступа 6 и комплект поддиапазонных стационарных приемных антенных решеток магистральных радиолиний 12. Все антенны соединены с антенными входами антенного коммутатора 18, к выходам которого подключены комплект многоканальных ЦРПУ ионосферно-волновой службы 9, выходы которых подключены к сигнальным входам ПАК ИВ 12, комплект многоканальных ЦРПУ службы АУС 10, выходы которых подключены к сигнальным входам ПАК АУС 13, комплект многоканальных ЦРПУ службы адаптивных радиолиний 11, выходы которых подключены к сигнальным входам ПАК АРЛ 14. Перечисленные выше функциональные программно-аппаратные комплексы вместе с ПАК ГЕО 15, ПАК ИБ 16, ПАК УР 17, шлюзами 18 и 19 ПАК УКМ объединены высокоскоростной шиной управления и передачи данных в единую узловую локальную вычислительно-управляющую сеть.In the claimed network, the radio access node contains a receiving (PRC) and transmitting (PDRC) radio centers with software-defined equipment, antennas for antiaircraft reception and radiation, interconnected by a dedicated communication line and connected by connecting lines to the EACC. Everyone. The PRC of the node contains a set of subband stationary receiving antennas for
ПДРЦ узла содержит комплект поддиапазонных стационарных передающих антенн радиодоступа 21, комплект поддиапазонных стационарных передающих антенных решеток магистральных радиолиний 22, входы которых подключены к сигнальным выходам устройств сложения мощностей 23, сигнальные входы которых подключены к сигнальным выходам канальных ЦРПДУ радиодоступа 24 и сигнальным выходам канальных ЦРПДУ магистральных радиолиний 25. Перечисленные выше функциональные программно-аппаратные комплексы вместе с ПАК УРПРД 26, ПАК ЦКМ 27, шлюзами 28 и 29 объединены высокоскоростной шиной управления и передачи данных в единую узловую локальную вычислительно-управляющую сеть ПДРЦ.The host PDRC contains a set of sub-band stationary transmitting
ПАК ИВ 12 узла по заданному суточному графику выполняет вертикальное зондирование ионосферы над узлом и наклонное зондирование со стационарными CAT 4 по заданной группе азимутов вокруг узла. По результатам зондирования определяет распределение критических частот в круговой области ионосферы диаметром 3000 км над узлом.
Узел выполняет обслуживание абонентов в следующих режимах. В режиме вызова от абонента внешней сети к CAT 4 обслуживаемой зоны через ПАК УКМ 20, ПАК АУС 13 запрашивает у ПАК УР17 свободные радиосредства каналообразования и на закрепленной зональной сетке вызывных частот выполняет процедуру АУС с вызываемым CAT 4. Во время процедуры выполняется аутентификация CAT 4 совместно с ПАК ИБ 16, уточнение текущих координат CAT 4 и расчет дальности и азимута радиолинии совместно с ПАК ГЕО 15, определение диапазона рабочих частот для моды 1F2 совместно с ПАК ИВ 12. После определения параметров радиолинии ПАК АУС 13 выбирает исходные частоты для передачи данных и передает их с параметрами радиолинии в ПАК АРЛ 14, который выполняет сеанс связи в режиме частотной адаптации и после его окончания возвращает ПАК УР 17 освободившиеся средства каналообразования.The node performs customer service in the following modes. In the call mode from the subscriber of the external network to
В режиме вызова от CAT 4 обслуживаемой зоны к абоненту внешней сети ПАК АУС 13 получает запрос от CAT 4 на сетке вызывных частот, запрашивает у ПАК УР 17 свободные радиосредства каналообразования и выполняет процедуру АУС с вызывающим CAT 4. Во время процедуры выполняется аутентификация CAT 4 совместно с ПАК ИБ 16, уточнение текущих координат CAT 4 и расчет дальности и азимута радиолинии совместно с ПАК ΓΈΟ 15, определение диапазона рабочих частот для моды 1F2 совместно с ПАК ИВ 12. После определения параметров радиолинии ПАК АУС 13 выбирает исходные частоты для передачи данных и передает их с параметрами радиолинии в ПАК АРЛ 14, который выполняет сеанс связи в режиме частотной адаптации, передает данные сеанса внешнему абоненту через ПАК УКМ 20 и после окончания сеанса возвращает ПАК УР 17 освободившиеся средства каналообразования.In the call mode from
В режиме обмена двух CAT 4 обслуживаемой зоны на первом этапе выполняется процедура АУС с вызывающим абонентом. На втором этапе выполняется процедура АУС с вызываемым абонентом и ПАК АУС 13 принимает решение о выполнении сеанса либо ретрансляцией сообщений, либо по радиолинии прямой связи. Во втором случай на третьем этапе процедуры АУС обоим абонентам передают признак и параметры радиолинии прямой связи без ретрансляции сообщений и сеансы связи узла с этими абонентами прекращаются.In the exchange mode of two
Антенны зенитного излучения (АЗИ), используемые в прототипе позволяют обслуживать при вертикальном падении и отражении от ионосферы позволяют обслуживать зону радиусом до 500 км. АЗИ могут быть реализованы различными известными способами, см.например, а.с. СССР №766487.The antennas of anti-aircraft radiation (ASI) used in the prototype allow serving with a vertical fall and reflection from the ionosphere allow serving a zone with a radius of up to 500 km. ASI can be implemented in various known ways, see for example, A. with. USSR No. 766487.
Для электромагнитного доступа в любую, незакрытую препятствием, область зоны обслуживания радиусом 3000 км узел должен использовать весь диапазон частот ионосферного распространения. Весь диапазон делится на несколько, например, четыре поддиапазонов, соответствующих радиолиниям различной протяженности (Зайцев В.В. Оценка размеров зоны обслуживания и нижней границы пропускной способности узла радиодоступа диапазона ДКМВ. Информция и космос, №1, 2014, с. 13-17). Для каждого из поддиапазонов реализуется одним из известных способов антенна с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости и обеспечивающая излучение под углами к горизонту, соответствующими протяженности радиолиний, обслуживаемых этим поддиапазоном. Антенны для такого комплекта могут быть реализованы как виде антенных решеток, так и в виде простейших вибраторных антенн (например, комплекта приподнятых над землей горизонтальных турникетных антенн с различной длиной вибраторов для различных поддиапазонов).For electromagnetic access to any area of the service area with a radius of 3000 km that is not covered by an obstacle, the node must use the entire range of ionospheric propagation frequencies. The entire range is divided into several, for example, four subbands corresponding to radio lines of various lengths (Zaitsev V.V. Estimation of the size of the service area and the lower limit of the throughput of the radio access node of the DKMV range. Information and space, No. 1, 2014, pp. 13-17) . For each of the subbands, one of the known methods implements an antenna with a circular radiation pattern in the horizontal plane and providing radiation at angles to the horizon, corresponding to the length of the radio lines served by this subband. Antennas for such a set can be implemented both in the form of antenna arrays and in the form of simple vibrator antennas (for example, a set of horizontal turnstile antennas raised above the ground with different lengths of vibrators for different subbands).
Программно-аппаратные комплексы для предлагаемого узла реализуются на любых современных образцах вычислительной техники и архитектуре вычислительных сетей и комплексов с использованием общедоступных операционных систем операционных систем включая операционные системы реального времени. Специальное программное обеспечение для решения задач определения параметров ионосферы и радиолиний может быть выполнено на основе известных методов и способов. Для ПАК ИБ 16 может быть использован, например, «Способ определения максимально применимой частоты радиотрассы в декаметровом диапазоне», а.с. СССР №1762413. Методы определения протяженности радиолиний с учетом кривизны земной поверхности также известны (Н.Н. Степанов. Сферическая тригонометрия. ОГИЗ, Государственное издательство технико-теоретической литературы. Л., М.: 1948 г.). Способ выбора рабочих частот радиолиний различной протяженности для моды 1F2 известен и опубликован. (Зайцев В.В., Круковская И.Я. Выбор рабочих частот в зоне обслуживания узла радиодоступа диапазона ДКМВ. «Информация и Космос». 2015 г. №4 С. 10-12.). Вся профессиональная приемная и передающая аппаратура для диапазона ДКМВ имеет диапазон рабочих часто от 1,5 до 30 МГц.The hardware and software systems for the proposed node are implemented on any modern samples of computer technology and the architecture of computer networks and complexes using publicly available operating systems operating systems including real-time operating systems. Special software for solving the problems of determining the parameters of the ionosphere and radio links can be performed on the basis of known methods and methods. For
Таким образом, возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения. Заявленное устройство может быть реализовано промышленным способом с использованием известных технических и программных средств.Thus, the possibility of industrial application of the claimed technical solution is confirmed by the known and described in the application means and methods by which it is possible to implement the claimed invention in the form described in the claims. The claimed device can be implemented industrially using well-known hardware and software.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110932A RU2619471C1 (en) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Large-scale network hf radio with continuous area radioaccess |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110932A RU2619471C1 (en) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Large-scale network hf radio with continuous area radioaccess |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2619471C1 true RU2619471C1 (en) | 2017-05-16 |
Family
ID=58716083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016110932A RU2619471C1 (en) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Large-scale network hf radio with continuous area radioaccess |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2619471C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2798502C1 (en) * | 2022-10-05 | 2023-06-23 | Акционерное Общество "Национальный институт радио и инфокоммуникационных технологий" (АО "НИРИТ") | Method for organizing cellular communications using a mobile repeater |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2309543C2 (en) * | 2005-10-03 | 2007-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | System for radio communication with moving objects |
| RU68211U1 (en) * | 2007-05-14 | 2007-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS |
| RU94101U1 (en) * | 2010-01-11 | 2010-05-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | RADIO STATION WITH PHASED ANTENNA ARRAY |
| RU2490794C1 (en) * | 2012-02-20 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "ЭНЕРГОМОДУЛЬ" | Composite radio station |
| RU2516868C1 (en) * | 2012-12-25 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | System for radio communication with mobile objects |
| RU2518014C2 (en) * | 2012-08-06 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | System for radio communication with mobile objects |
-
2016
- 2016-03-24 RU RU2016110932A patent/RU2619471C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2309543C2 (en) * | 2005-10-03 | 2007-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | System for radio communication with moving objects |
| RU68211U1 (en) * | 2007-05-14 | 2007-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS |
| RU94101U1 (en) * | 2010-01-11 | 2010-05-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | RADIO STATION WITH PHASED ANTENNA ARRAY |
| RU2490794C1 (en) * | 2012-02-20 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "ЭНЕРГОМОДУЛЬ" | Composite radio station |
| RU2518014C2 (en) * | 2012-08-06 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | System for radio communication with mobile objects |
| RU2516868C1 (en) * | 2012-12-25 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | System for radio communication with mobile objects |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2798502C1 (en) * | 2022-10-05 | 2023-06-23 | Акционерное Общество "Национальный институт радио и инфокоммуникационных технологий" (АО "НИРИТ") | Method for organizing cellular communications using a mobile repeater |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107070532B (en) | System for providing high speed communication service in airborne wireless cellular network | |
| JP5946528B2 (en) | Spectrum shared between aircraft-based air-to-ground communication systems and existing geostationary satellite services | |
| RU2660952C2 (en) | Inclined orbit satellite systems | |
| US20180205448A1 (en) | Distributed satcom aperture on fishing boat | |
| EP2875456B1 (en) | Air-to-ground wireless deconfliction from ground-to-ground cellular communication | |
| KR101822369B1 (en) | High-capacity hybrid terrestrial/satellite cellular radio communication system | |
| US6760593B1 (en) | Cellular communication system with virtual antennas | |
| JP6937750B2 (en) | Satellite systems with increased communication capacity and methods for increasing the capacity of satellite systems | |
| CA2264161A1 (en) | Radio frequency sharing methods for satellite systems | |
| US6173191B1 (en) | Localization of shaped directional transmitting and transmitting/receiving antenna array | |
| CN112152695A (en) | Low-orbit satellite constellation measuring, operation and control system and method thereof | |
| CN113746529B (en) | Switching method of airborne satellite network | |
| CN113328792A (en) | Satellite networking system, networking method and communication method | |
| RU2614049C2 (en) | Global satellite communication and data transmission system with spacecraft at low circular orbit | |
| AU2020102544A4 (en) | PCML- Movable Satellite: Propagation Impairments for Movable Satellite Communication Links at The Microwave Frequencies in Defined Location | |
| RU2619471C1 (en) | Large-scale network hf radio with continuous area radioaccess | |
| RU2619470C1 (en) | Stationary node of territorial radio division of dkmv range | |
| Ramdani et al. | The Role of High Throughput Satellite as Sky Highway Infrastructure to Support the Acceleration of Internet Entry into Villages in Indonesia | |
| Cordero et al. | Simulating Radio Coverage with polar Coordinates for Wireless Networks | |
| JPH11513203A (en) | High efficiency off-orbit high altitude telecommunications system | |
| Seidel | Radio propagation and planning at 28 GHz for local multipoint distribution service (LMDS) | |
| KR20040075803A (en) | Moving type of satellite repeater and network system for satellite repeating using the satellite repeater | |
| Yang et al. | Availability Analysis of Remote Sensing Satellite Systems Using 25.5-27 GHz Band for Data Transmission Applications | |
| RU2619582C2 (en) | Multifunctional satellite communication system | |
| CN118523822A (en) | Antenna array, relay communication device, system and frequency channel dynamic configuration method |