Способ обмена сообщениями в цифровых сетях радиосвязи с пакетной передачей информации

Способ обмена сообщениями в цифровых сетях радиосвязи с пакетной передачей информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к сетям радиосвязи с пакетной передачей информации. Способ может быть использован в автоматизированных цифровых сетях радиосвязи с пакетной передачей информации.

Известен способ обмена сообщениями в системах радиосвязи, реализуемый в системе [1], заключающийся в том, что абоненты осуществляют информационный обмен через базовую станцию на выделенных рабочих каналах из общего частотного ресурса.

Недостатком такого способа подвижной радиосвязи является требование наличия значительного частотного ресурса. Это объясняется тем, что разделение общего частотного ресурса на отдельные каналы осуществляется по частоте, и общее число образованных таким образом каналов, а следовательно, и количество абонентов, которые могут одновременно вести информационный обмен в системе, ограничено шириной разрешенного частотного интервала.

Известен способ передачи и приема информации с кодовым уплотнением каналов, при котором два абонента осуществляют информационный обмен через базовую станцию в дуплексном режиме [2]. В этом способе эффективность использования полосы частот выше, чем в системе радиосвязи [1], поскольку общий частотно-временной ресурс пропускной способности разделяют на каналы по кодам и общее число образованных при этом каналов связи, а следовательно, и количество абонентов, которые могут одновременно вести информационный обмен, больше, чем в ранее рассмотренной системе.

Недостатком способа передачи и приема информации с кодовым уплотнением каналов является тем не менее относительно низкий коэффициент использования частотного ресурса, так как для обеспечения информационного обмена между двумя подвижными абонентами одновременно задействуются четыре канала связи.

Известен способ обмена сообщениями в цифровых сетях подвижной радиосвязи с пакетной передачей информации [3]. При этом способе на каждой абонентской станции, входящей в цифровую сеть радиосвязи, формируют собственные пакеты информации, включающие адресную и информационную части. Запоминают информационные части собственных пакетов информации на каждой абонентской станции и передают эти пакеты информации на ретранслятор. На ретрансляторе принимают пакеты информации, идентифицируют их, после чего выделяют адресную и информационную части пакетов. Формируют кодовый пакет и единый кодовый пакет путем конкатенации кодового пакета и адресных частей собственных пакетов информации, передают его, а после приема единого кодового пакета на абонентской станции из него выделяют адресную часть и кодовый пакет. Затем выделяют из кодового пакета информационную часть собственного пакета информации, с помощью ранее запомненной на этой абонентской станции информационной части, стирают ранее запомненную информационную часть собственных пакетов информации, после чего перечисленные действия повторяют. Известный способ-прототип частично устраняет недостаток аналогов, касающийся низкого коэффициента использования частотного ресурса сетей радиосвязи, что обусловлено меньшим количеством одновременно используемых каналов связи между корреспондирующими абонентскими станциями. Это позволяет увеличить по сравнению с известными способами передачи и приема информации с кодовым уплотнением сигналов общее число каналов и, следовательно, увеличить количество абонентов, которые могут одновременно вести информационный обмен.

Недостатком способа-аналога является недостаточно эффективное использование частотного ресурса базовой станции при образовании каналов связи. Это объясняется тем, что для обеспечения обмена сообщениями в цифровых сетях радиосвязи с пакетной передачей информации между двумя абонентскими станциями одновременно используется три канала связи: один канал прямой связи от базовой станции к двум абонентским станциям и два канала обратной связи от абонентских станций к базовой.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному является способ обмена сообщениями в цифровых сетях радиосвязи декаметрового диапазона с пакетной передачей информации [4], который и принят за прототип. Он заключается в том, что на каждой абонентской станции (АС) формируют собственные пакеты информации, включающие адресную и информационную части, входящие в цифровую сеть радиосвязи. Запоминают эти информационные части собственных пакетов информации на каждой абонентской станции. Собственные пакеты информации передают на ретранслятор, где их идентифицируют, после чего выделяют адресную и информационную части собственных пакетов информации, формируют кодовый пакет и единый кодовый пакет путем конкатенации кодового пакета и адресных частей собственных пакетов информации, передают его в эфир. После приема единого кодового пакета на абонентской станции из него выделяют адресную часть и кодовый пакет, затем выделяют из кодового пакета информационную часть собственного пакета информации с помощью ранее запомненной на этой абонентской станции информационной части предыдущего пакета. Затем стирают ранее запомненную информационную часть собственных пакетов информации. В процессе обмена данными перечисленные выше действия повторяют. Предварительно от ретранслятора передают групповой информационный поток, принимают его на каждой абонентской станции, где выделяют из него свободный временной канал, соответствующий частотному радиоканалу при многостанционном доступе к ретранслятору. После выделения адресной и информационной частей собственных пакетов информации на ретрансляторе запоминают их на время до момента получения собственного пакета информации в адрес одного из корреспондентов, причем формирование кодового пакета выполняют путем суммирования по модулю два выделенных информационных частей собственных пакетов информации взаимодействующих корреспондентов. Затем формируют временной групповой поток, в каждом временном канале которого представлен единый кодовый пакет взаимодействующих абонентских станций.

К недостаткам прототипа следует отнести:

число обслуживаемых ретранслятором абонентских станций ограничивается выделяемым частотным ресурсом, который особенно мал в декаметровом диапазоне;

низка степень защиты передаваемой по каналам радиосвязи информации;

при обмене данными декаметровом диапазоне имеются так называемые «мертвые зоны», связь в которых практически отсутствует;

при ошибке в принимаемом сообщении даже в одном символе из-за отсутствия операций обнаружения и исправления ошибок при предложенном в прототипе методе шифрования практически невозможно будет восстановить переданную информацию;

скорость передачи данных в декаметровом диапазоне низкая - до 9,6 кбит/с [19] и ограничена параметрами радиоканала.

Техническим результатом является сокращение выделяемого частотного ресурса для организации обмена данными и повышение степени защиты передаваемой информации.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе обмена сообщениями в цифровых сетях радиосвязи с пакетной передачей информации, заключающемся в том, что от ретранслятора передают групповой информационный поток, принимают его на каждой абонентской станции, где выделяют из него временной канал для многостанционного доступа, затем на каждой абонентской станции, входящей в цифровую сеть радиосвязи, формируют собственные пакеты информации, включающие адресную и информационную части, и на их основе образуют кодовый пакет, запоминают информационные части собственных пакетов информации на каждой абонентской станции, передают кодовые пакеты информации, принимают их на ретрансляторе, где их идентифицируют, после чего выделяют адресную и информационную части собственных пакетов информации, формируют новый кодовый пакет путем конкатенации принятой информационной части и новой адресной части, передают его на соответствующие абонентские станции, а после приема кодового пакета на абонентской станции из него выделяют адресную часть и информационную часть собственного пакета информации, после выделения адресной и информационной частей собственных пакетов информации на ретрансляторе запоминают их на время до момента получения нового собственного пакета информации в адрес соответствующего корреспондента, а после формирования кодового пакета формируют групповой информационный поток, после чего перечисленные действия повторяют, дополнительно до момента включения всем известным абонентским станциям назначают адреса, а вновь появившимся - свободные или освободившиеся в процессе работы, платформу с ретранслятором поднимают на заданную высоту для обеспечения заданной зоны связи, в ретрансляторе и абонентских станциях после включения оборудования осуществляют взаимную синхронизацию всех объектов с помощью сигналов с выхода соответствующих приемников глобальных навигационных спутниковых систем, данные которых используют также для определения местоположения объектов и формирования на них шкалы единого точного времени, с помощью шкалы единого точного времени на ретрансляторе формируют на одной рабочей частоте кадр - групповой информационный поток, в нулевом слоте которого передают маркер и выделяют слоты для приема/передачи данных с каждой (на каждую) известной абонентской станции в соответствии с назначенным адресом в каналах прямой видимости и загоризонтной связи, по маркеру на абонентской станции определяют интервал времени передачи данных на соответствующую абонентскую станцию напрямую (в условиях прямой видимости) или через ретранслятор (при загоризонтной связи), а также интервал времени приема сообщений с вызывающей абонентской станции или ретранслятора, местоположение ретранслятора и вызываемых абонентских станций сохраняют в ретрансляторе по принятым с них сообщениям о параметрах движения, на ретрансляторе с учетом местных предметов на электронной карте местности рассчитывают зону прямой видимости между абонентскими станциями, желающими осуществить обмен данными, при ее отсутствии обеспечивают связь между ними в следующих кадрах через канал загоризонтной связи ретранслятора, осуществляют обмен данными между абонентскими станциями как по принципу «каждый с каждым», так и через ретранслятор, в случае приема сообщения с ошибкой вызываемая абонентская станция посылает соответствующую квитанцию и вызывающая абонентская станция передает запомненную информацию вновь, контролируют достоверность этого обмена на рабочем месте дистанционного управления и контроля, а для двунаправленной трансляции кодограмм по цепям «абонентские станции-ретранслятор» используют одну частоту и временной доступ в радиосеть, по качеству передачи информации на ретрансляторе контролируют работоспособность абонентских станций и каналов связи, при необходимости из базы данных рабочего места дистанционного управления и контроля выбирают и передают по требуемому адресу соответствующее сообщение, корректирующее функционирование данной абонентской станции, при получении на ретрансляторе от абонента донесения «Конец связи» подготавливают освободившийся слот для новой абонентской станции.

Сопоставительный анализ с прототипом и аналогами показывает, что предлагаемый способ отличается наличием новой совокупности существенных признаков - новых операций, в частности:

- назначение абонентским станциям адресов, а вновь появившимся - свободные или освободившиеся в процессе работы;

- платформу с ретранслятором поднимают на заданную высоту для обеспечения заданной зоны связи;

- в ретрансляторе и абонентских станциях после включения оборудования осуществляют взаимную синхронизацию всех объектов с помощью сигналов с выхода соответствующих приемников глобальных навигационных спутниковых систем, данные которых используют также для определения местоположения объектов и формирования на них шкалы единого точного времени;

- с помощью шкалы единого точного времени на ретрансляторе формируют на одной частоте кадр - групповой информационный поток, в нулевом слоте которого передают маркеры и выделяют слоты для приема/передачи данных с каждой (на каждую) известной абонентской станции в соответствии с назначенным адресом в каналах прямой видимости и загоризонтной связи (с помощью ретранслятора);

- по маркеру на абонентской станции определяют интервал времени передачи данных на соответствующую абонентскую станцию напрямую (в условиях прямой видимости) или через ретранслятор, а также интервал времени приема сообщений с вызывающей абонентской станции или ретранслятора;

- местоположение вызываемых абонентских станций и ретранслятора сохраняют в ретрансляторе по принятым с них сообщениям об их местонахождении и с учетом параметров движения, принятых непосредственно с выхода соответствующего приемника глобальных навигационных спутниковых систем, рассчитывают зону прямой видимости между абонентскими станциями, желающими осуществить обмен данными, при ее отсутствии обеспечивают связь между ними в следующих кадрах через канал загоризонтной связи ретранслятора;

- обеспечивают обмен данными между абонентскими станциями как по принципу «каждый с каждым», так и через ретранслятор;

- контролируют достоверность этого обмена на ретрансляторе, а для двунаправленной трансляции кодограмм по цепи «абонентские станции-ретранслятор» используют одну частоту и временной доступ в радиосеть;

- по качеству передачи информации на ретрансляторе контролируют работоспособность абонентских станций и при необходимости из базы данных ретранслятора выбирают и передают по требуемому адресу соответствующее сообщение, корректирующее функционирование данной абонентской станции;

- при получении на ретрансляторе от абонента донесения «Конец связи» подготавливают освободившийся слот для новой абонентской станции.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что в известных источниках информации аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "Новизна".

Сравнение заявляемого способа с прототипом и другими аналогами показывает, что часть вновь введенных операций в других сочетаниях известны специалистам в данной области техники, что показывают приведенные ссылки на научно-техническую литературу.

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники [5-17]. Данный способ существенно отличается от прототипа и известных аналогов в данной области техники, явным образом не следует из уровня техники, поэтому имеет изобретательский уровень. Заявляемый способ может быть реализован с использованием существующих серийных устройств, применяемых в радиосвязи, вычислительной технике, и является промышленно применимым.

Заявленный способ поясняется чертежами:

Фиг.1 - Блок-схема алгоритма организации связи в заявленном способе. Последовательность операций в алгоритме:

1_1,2,3…,N - назначают абонентским станциям (АС) с номерами 1, 2, 3, …, N и ретранслятору адреса, а вновь появившимся АС - свободные или освободившиеся в процессе работы адреса;

2_1,2,3…,N - осуществляют в ретрансляторе и АС с номерами 1, 2, 3, …, N после включения оборудования взаимную синхронизацию всех объектов с помощью сигналов с выхода соответствующих приемников глобальных навигационных спутниковых систем, данные которых используют также для определения местоположения объектов и формирования на них шкалы единого точного времени;

3 - поднимают платформу с ретранслятором «Р» на высоту для обеспечения заданной зоны связи;

4_{1,2,3,…,4р} - определяют местоположения АС с номерами 1, 2, 3, …, N и ретранслятора;

5 - формируют с помощью шкалы единого точного времени на ретрансляторе на одной частоте кадр - групповой информационный поток, в нулевом слоте которого передают маркеры, и выделяют слоты для приема/передачи данных с каждой (на каждую) известной АС в соответствии с назначенным адресом в каналах прямой видимости и загоризонтной связи;

6_1,2,3…,N - определяют по маркеру на каждой из АС с номерами 1, 2, 3, …, N интервал времени передачи данных на соответствующую АС напрямую (в условиях прямой видимости) или через ретранслятор (при загоризонтной связи), а также интервал времени приема сообщений с вызывающей АС или ретранслятора;

7_1,2,3,…,N - сохраняют данные о местоположении вызываемых АС с номерами 1, 2, 3, …, N и ретранслятора по принятым с них сообщениям об их местонахождении в ретрансляторе и с учетом параметров движения, принятых непосредственно с выхода соответствующего приемника глобальных навигационных спутниковых систем;

8 - обеспечивают на ретрансляторе прием с АС данных о местоположении, на основании которых по электронной карте с учетом местных предметов рассчитывают зону прямой видимости между АС, желающими осуществить обмен данными, при ее отсутствии обеспечивают связь между ними в следующих кадрах через канал загоризонтной связи ретранслятора;

9₁, 9₃ - осуществляют обмен данными между АС в зоне прямой видимости по принципу «каждый с каждым» (пример обмена данными между АС 1 и 3);

10 - контролируют достоверность этого обмена на ретрансляторе и формируют запрос повторения данных при ошибке;

11₂, 11₄ - обеспечивают обмен данными между АС вне зоны прямой видимости через ретранслятор (пример обмена между АС 2 и 4);

12 - контролируют достоверность обмена данными между АС через ретранслятор и формируют запрос повторения данных при ошибке;

13₂, 13₄ - формируют на АС донесение «Конец связи» (пример для АС 2 и 4);

14_N+1, 14_N+2, 14_N+3 - принимают на ретрансляторе от АС донесения «Конец связи» и назначают освободившиеся слоты для новых абонентских станций N+1, N+2, N+3, … (пример назначения слотов 2 и 4, а также одного из свободных слотов).

Фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая алгоритм обмена сообщениями в цифровых сетях радиосвязи с пакетной передачей информации между АС 1 и 3, находящимися в зоне прямой видимости (операции 15₁-16₃) и АС 2 и 4, находящимися вне зоны прямой видимости (операции 17₂-18_р-19₄; 20₄-21_р-22₂ (обмен через ретранслятор)); в нижней части рисунка показана структура слота, где обозначено: ЗИ - защитные интервалы в слоте, СПИ - собственные пакеты информации, состоящие из данных о местоположении, адресе отправителя, работоспособности.

Фиг.3 - Структурная схема системы, реализующей заявляемый способ, где введены обозначения: 23 - рабочая зона (зона устойчивой связи), 24 - абонентская станция, 25 - клавиатура, 26 - монитор, 27 - ретранслятор, 28 - рабочее место дистанционного управления и контроля;

Фиг.4 - Структурная схема ретранслятора 27, где обозначено: 27.1 - приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (с антенной); 27.2 - база данных; 27.3 - процессор; 27.4 - приемник; 27.5 - передатчик; 27.6 - криптографический преобразователь; 27.7 - вход/выход процессора «Ввод/вывод данных».

Фиг.5 - Структурная схема рабочего места 28 оператора дистанционного управления и контроля, на которой обозначено: 24 - абонентская станция, в состав которой входят приемник 24.1 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (с антенной), база данных 24.2, процессор 24.3; приемник 24.4, передатчик 24.5, криптографический преобразователь 24.6; 24.7 - вход/выход данных процессора «Ввод/вывод данных».

В основу предлагаемого способа положен временной метод многостанционного доступа к ретранслятору 27, при котором для связи между АС 24, находящимися в зоне прямой видимости, используется одна частота и отдельные выделенные временные каналы в едином групповом потоке, а для связи между АС 24, находящимися вне зоны прямой видимости (через ретранслятор 27) - одна и та же частота и отдельные выделенные временные интервалы в едином групповом потоке, причем каждой позиции временного интервала в групповом потоке соответствует информационный сигнал от одного корреспондента. Для разделения направлений обмена информацией используется алгоритмический временной доступ в радиосеть, заключающийся в том, что адресом вызываемого корреспондента является назначенный ему номер слота, который после окончания сеанса связи может быть назначен новой абонентской станции.

Заявленный способ обмена сообщениями в цифровых сетях радиосвязи с пакетной передачей информации реализуется в соответствии с блок-схемой (Фиг.1) следующим образом. В начале работы АС 24 и ретранслятору 27 назначают адреса (операция 1), причем ретранслятору 27 и другим наиболее часто вызываемым АС 24 их может быть назначено несколько. Этим обеспечивают единую адресацию, известную всем участникам обмена данными. После включения оборудования в ретрансляторе 27 и АС осуществляют взаимную синхронизацию всех объектов (операция 2) с помощью сигналов с выхода соответствующих приемников глобальных навигационных спутниковых систем, данные которых используют также для определения местоположения объектов и формирования на них шкалы единого точного времени (операция 4). Затем ретранслятор 27, выполняющий функции базовой станции, исходя размера охватываемой территории, на которой предполагается нахождение АС 24, мощности передатчиков, чувствительности приемников, длительности непрерывной работы и других факторов, поднимают на требуемую высоту (операция 3), например, с помощью серийной мачты. Если с помощью мачты не удается обеспечить заданную зону связи, то ретранслятор устанавливают на соответствующую летательную несущую платформу, например, аэростат, дирижабль, вертолет или самолет, с подведением первичного питания по кабель-тросам в первых двух случаях или с использованием бортовых источников электроснабжения - в третьем и четвертом случаях. В отдельных случаях в качестве ретранслятора может быть использован, например, спутник связи. Высоту подъема определяют таким образом, чтобы обеспечить устойчивую радиосвязь с АС 24 на местности, превышающей размер рабочей зоны, с учетом препятствий и возвышенностей на пути распространения радиоволн. Например, при подъеме ретранслятора на высоту 10 км диаметр рабочей зоны связи будет не менее 400 км.

После включения оборудования с помощью меток точного времени с выхода приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС, на ретрансляторе формируют (операция 5) на одной частоте кадр для формирования группового информационного потока, в нулевом слоте которого передают маркеры, и выделяют слоты для приема/передачи данных с каждой (на каждую) известной АС в соответствии с назначенным адресом в каналах прямой видимости и загоризонтной связи. По маркеру на каждой АС определяют (операция 6) интервал времени передачи данных в слоте вызываемой АС 24 напрямую (в условиях прямой видимости) или через ретранслятор, а также интервал времени приема сообщений с вызывающей АС 24 или ретранслятора, и этим осуществляют взаимную синхронизацию всех объектов, участвующих в обмене данными.

С помощью сигналов с выхода соответствующего приемника глобальных навигационных спутниковых систем на АС формируют (операция 7) сообщения о местоположении и параметрах их движения и в составе информационной части после соответствующей обработки передают в эфир.

Принятые на ретрансляторе 27 с АС 24 данные о местоположении и параметрах движения вызываемых АС 24 и непосредственно ретранслятора 27 сохраняют в памяти вычислительного устройства ретранслятора и рассчитывают по этим данным (операция 8) с учетом местных предметов на электронной карте местности расстояние между объектами и сравнивают его с дальностью прямой (оптической) видимости. Местные предметы из-за образования углов закрытия ограничивают зону прямой видимости [19]. На основании расчетов определяют АС, между которыми имеется прямая видимость. Между этими АС обеспечивается непосредственный обмен данными по принципу «каждый с каждым» (операция 9). При отсутствии зоны прямой видимости связь между ними обеспечивают (операция 11) в следующих кадрах (фиг.2) через канал загоризонтной связи ретранслятора 27 (фиг.3).

Достоверность этого обмена контролируют (операция 10) для первого случая - на вызываемой АС и для второго случая - на ретрансляторе 27 (операция 12), соответственно. При обнаружении ошибки в принятом сообщении, не исправленной с помощью известных помехоустойчивых кодов [7, 14, 19], применяемых при формировании кодового пакета, направляют запрос на повторения переданных ранее данных. По качеству передачи информации на ретрансляторе 27 контролируют работоспособность АС 24 и каналов связи. При необходимости из базы данных ретранслятора выбирают и передают по требуемому адресу соответствующее сообщение, корректирующее функционирование данной АС.

Когда необходимости в связи нет, на АС 24 формируется (операция 13) донесения «Конец связи» и передается в эфир. После приема на ретрансляторе 27 от АС 24 донесения «Конец связи» подготавливают (операция 14) освободившийся слот для новой АС, которой назначают соответствующий номер. Всем вновь появившимся АС назначают свободные или освободившиеся в процессе работы номера. Затем осуществляются последовательно операции 2, 4, 5, 6, 7, 8 и начинается обмен данными с новыми АС.

Рассмотрим возможности технической реализации заявляемого способа на типовом (серийном)оборудовании.

Для повышения достоверности приема информации используются методы помехоустойчивого кодирования и передачи сообщений с обратной связью -двунаправленная трансляция (с разделением во времени) кодограмм по цепи «абонентские станции-ретранслятор» на одной рабочей частоте и временной доступ в радиосеть. Эти операции осуществляют в процессорах 24.3 (Фиг.5) и 27.3 (Фиг.4). Частоту выбирают с учетом наличия окна прозрачности в этом диапазоне волн, обеспечения требуемой скорости передачи информации и электромагнитной совместимости с другими радиосредствами на ретрансляторе 27 (Фиг.3).

Если обеспечить требуемую зону связи путем подъема ретранслятора 27 на мачте невозможно, то используют летательную несущую платформу. При превышении длительности обмена данными максимально возможное время пребывания летательной несущей платформы с ретранслятором 27 на смену ей подготавливают следующую - также с ретранслятором. До окончания барражирования первой летательной несущей платформы подготавливают операцию «хэндофф» (handoffs) [19]. На ретранслятор 27 возлагают функции управления передачей данных в пределах рабочей зоны 23 (Фиг.3) и определения местонахождения АС 24. Передача и прием данных между ретрансляторами 27 основной и дежурной летательной несущей платформы, как правило, не должны осуществляться до тех пор, пока не закончится заданное время полета на необходимой (для обеспечения устойчивой связи) высоте основной платформы и меняющая платформа не выйдет на маршрут, новый ретранслятор не установит связь со всеми АС 24, что должно быть подтверждено с него специальной квитанцией, и процессор 24.3 абонентской станции 24 (Фиг.3), работающей в составе рабочего места 28 дистанционного управления и контроля не определит качество всех каналов, например, по требуемым уровням отношения сигнал/шум. Соответствующие квитанции и знаки, характеризующие выполнение указанных операций отображаются на экране монитора 26 рабочего места 28 дистанционного управления и контроля.

После того как выполнены эти операции, процессор 24.3 рабочего места 28 дистанционного управления и контроля инициирует процедуру handoffs и устанавливает новую линию связи с новым ретранслятором 27, отключая старый. Оба ретранслятора 27 должны продолжать обеспечивать обмен данными с АС 24 до тех пор, пока не появится индикация, подтверждающая успешное установление нового соединения. Если на рабочем месте 28 дистанционного управления и контроля принимается решение, что параметры системы приемлемы для обеспечения связи, то новое подключение считается успешным. Любую последующую связь по цепи «абонентская станция-ретранслятор-абонентская станция» осуществляют по новой виртуальной цепи, а старую временно используют только для приема практически до посадки летательной несущей платформы. И такие операции продолжаются до окончания работ. Маршрут барражирования платформы выбирают из условия обеспечения устойчивой радиосвязи во время полета со всеми АС 24 в рабочей зоне 23, например, по кругу.

Время использования каждого частотного канала разбивают на временные кадры, а каждый кадр делится на слоты (фиг.2). Нулевой слот кадра - маркер несет информацию о точном системном времени, рабочей частоте на следующий кадр (при необходимости), широковещательную информацию для всех АС 24, темп ввода данных по входу/выходу 24.7 (Фиг.5) и другие параметры. В начале и конце слота для исключения наложения сообщений с соседних слотов вводят защитные интервалы ЗИ. Величина ЗИ по длительности выбирается большей, чем время прохождения радиосигналом до наиболее удаленной АС 24 и обратно с учетом времени задержки в ней и времени на прослушивание несущей радиосообщения в эфире на ретрансляторе 27. Длительность кадра определяется числом N обслуживаемых АС 24, величиной защитных интервалов, технической скоростью передачи данных, максимальным числом символов, отводимых для передачи данных о местоположения АС 24 и информации, вводимой по входу/выходу 24.7, Например, при наличии 100 абонентских станций, 40 разрядов отводимых для передачи широты и долготы АС, 20 разрядов отводимых для передачи информации по входу/выходу 24.7, скорости передачи 31,5 кбит/с, характерной для режима VDL-2 в системе управления воздушным движением [19], время кадра с учетом двойной избыточности вследствие применения помехоустойчивого кодирования составит без учета защитных интервалов около 0,8 с. В этом случае объем информации, вводимой в АС по входу 24.7, можно оценить как 2²⁰ бит. В ретрансляторе 27 на основании известных собственного местоположения и местоположения всех АС 24 оценивается уровень передаваемых радиосигналов на АС с целью адаптации по мощности: чем ближе АС 24 к ретранслятору 27, тем меньше устанавливается уровень передаваемого с него радиосигнала.

Рассмотрим процесс обмена данными при нахождении двух АС 24 в зоне прямой видимости. На каждой АС 24 взаимодействующих корреспондентов формируют собственные пакеты информации СПИ (Фиг.2), включающие адресную и информационную части, данные о местоположении и работоспособности. Адресная часть СПИ содержит адрес отправителя и представляет собой последовательность двоичных символов специального формата. Адрес получателя передавать не требуется, так как соответствующее сообщение формируется в слоте вызываемой АС 24. В слоте, соответствующем назначенному номеру, АС работают только на прием. Информационная часть СПИ также представляет собой последовательность двоичных символов единого формата для всех АС 24 и ретранслятора 27. После формирования собственных пакетов информации на АС 24 информационные части этих пакетов запоминают в процессорах 24.3, а сформированные СПИ через криптографический преобразователь 24.6 в форме кодового пакета передают с помощью передатчиков 24.5 с антеннами по выделенному частотному радиоканалу в слоте вызываемой АС 24. Криптографический преобразователь может быть выполнен, например, в соответствии с известным алгоритмом (ГОСТ 28147-89), предназначенным для систем обработки информации в сетях ЭВМ [18]. На вызываемой АС 24 принятое приемником 24.4 и дешифрованное в криптографическом преобразователе 24.6 сообщение после декодирования и исправления ошибок обрабатывают в процессоре 27.3, запоминают информацию, предназначенную непосредственно для АС 24, производят необходимые действия по командам. Остальную информацию направляют на вход/выход 24.7 «Ввод/вывод данных». Для исключения коллизий при обмене данными между двумя АС непосредственно по принципу «каждый с каждым» предусмотрена следующая процедура: передача данных о подтверждении правильного приема осуществляют только в следующем кадре (фиг.2) после получения соответствующего сообщения. Наблюдение за правильностью проведения этой операции обеспечивается с помощью рабочего места 28 дистанционного управления и контроля. На фиг.2 показан пример передачи СПИ от абонентской станции с номером 1 к абонентской станции с номером 3 (15₁→16₃).

Процесс обмена данными при нахождении двух АС 24 вне зоны прямой видимости осуществляют следующим образом. Сообщение (СПИ) абонентской станции 24 для ретранслятора 27 содержит адрес отправителя, информацию о местоположении АС 24, данные контроля ее работоспособности и информацию, полученную по входу/выходу 24.7 «Ввод/вывод данных». Его упаковывают в процессоре 24.3 в пакет, шифруют в криптографическом преобразователе 24.6, затем в форме кодового пакета с помощью передатчика 24.5 с антенной передают по радиоканалу на ретранслятор 27, где зарегистрированы все АС 24 в рабочей зоне 23. На ретрансляторе 27 принятое блоком 27.4 и дешифрованное в криптографическом преобразователе 27.6 сообщение после декодирования и исправления ошибок распределяют в процессоре 27.3: данные о местоположении АС используют для дальнейшей обработки, донесения о результатах контроля АС передают на рабочее место 28 дистанционного управления и контроля для обработки в процессоре 24.3 и отображения на мониторе 26, информацию обмена подготавливают для передачи на вызываемую АС 24 в соответствующем слоте (фиг.2). Если при приеме обнаружена неисправленная в процессе декодирования ошибка, то с ретранслятора 27 осуществляется запрос на передачу прежнего сообщения. При необходимости на рабочем месте 28 дистанционного управления и контроля формируется передаваемая через ретранслятор 27 команда, например, с помощью клавиатуры 25 или программно, требующая от соответствующей АС 24 проведения срочных действий.

В обратном направлении (от вызываемой АС 24) сообщение, содержащее адрес отправителя, квитанцию о достоверном приеме посланного сообщения, информацию о местоположении АС 24, контроле ее работоспособности и полученную по входу/выходу 24.7 «Ввод/вывод данных» упаковывают с помощью процессора 24.3 в пакет. Сформированный информационный пакет в адрес одного из корреспондентов подают на криптографический преобразователь 24.6, построенный, например, в соответствии с известным алгоритмом по ГОСТ 28147-89, предназначенным для систем обработки информации в сетях ЭВМ [18]. Это сообщение в форме кодового пакета через передатчик 24.5 с антенной во временной интервал соответствующего слота вызываемой АС 24 передают по радиоканалу.

Алгоритм обмена данными на примере АС 2 и 4, находящихся вне зоны прямой видимости заключается в следующем. Введенные данные по входу 24.7 в процессоре 24.3 с сообщениями о местоположении, контроле состояния и другими кодируются, шифруются в криптографическом преобразователе 24.6, преобразуются в передатчике 24.5 с антеннами и излучаются в эфир (операция 17₂). Принятые на ретрансляторе 27, в котором по рассчитанному расстоянию между корреспондентами известно, что АС с номером 4 находится вне зоны прямой видимости от АС с номером 2, и преобразованные в видеосигналы в приемнике 27.4 пакеты информации от корреспондента с номером 2 в слоте с номером 4 расшифровывают в криптографическом преобразователе 27.6, идентифицируют в процессоре 27.3. Поэтому в следующем кадре с ретранслятора 27 передают абонентской станции 4 в слоте 4 (фиг.2) сообщение от корреспондента с номером 2 (операция 18_р). Сообщение принимается (операция 19₄), оценивается на достоверность, дешифруется и запоминается последовательно в приемнике 24.4, криптографическом преобразователе 24.6, процессоре 24.3. При достоверном приеме на основании полученной оценки и других данных во временном интервале корреспондента с номером 2 в процессоре 24.3 формируют собственные пакеты информации и шифруют их в криптографическом преобразователе 24.6. В следующем кадре в слоте 2 сообщение в форме кодового пакета от корреспондента с номером 4 с помощью передающего устро