CC BY
55МБЛШ ОБ СОММТТШСЛТЮМ Б((ШРМБ]ЧТ Iss. 1 (145). 2019
И. А. Кулешов
кандидат военных наук, доцент, заместитель генерального директора по научной работе, ПАО «Интелтех»
С. А. Солозобов
кандидат военных наук, доцент, начальник НИО, ПАО «Интелтех»
Ю. Ф. Махортов
заместитель начальника НИО — начальник отдела, ПАО «Интелтех»
В. В. Шевченко
кандидат военных наук, доцент, начальник лаборатории ПАО «Интелтех»
АНАЛИЗ ОПЫТА СТРОИТЕЛЬСТВА ТРОПОСФЕРНЫХ РАДИОЛИНИЙ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО СОЗДАНИЮ СЕТИ ТРОПОСФЕРНОЙ РАДИОСВЯЗИ В АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
АННОТАЦИЯ. Представлен анализ существующего опыта строительства тропосферных радиолиний, на основании которого сформулированы предложения по созданию сети тропосферной радиосвязи в арктической зоне Российской Федерации. Исследования распространения волн дециметрового диапазона в условиях Арктики показали возможность увеличения расстояния между ретрансляционными станциями тропосферныхлиний более 1000 км.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Арктическая зона, тропосферная связь, спутниковая связь, радиорелейная связь, сверхдальнее распространение радиоволн.
Введение
Арктическая зона России относится к числу немногих регионов мира, где имеются практически нетронутые запасы нефти, газа и минерального сырья (30 % мировых запасов). Прилегающие к России Арктические территории требуют защиты. В настоящее время в Арктике построены базы в г. Североморске, на архипелаге Новая Земля (Рогачево), на островах Земля Александры (Нагурское), Среднем архипелага Северная Земля, Котельном, Врангеля и на мысе Шмидта. Строятся базы — в Нарьян-Маре, Тик-си, Норильске. Надежное управление объектами и структурами в Арктике требует современной постоянно действующей связи.
1. Опыт организации связи в Арктике
Связь в Арктике всегда была проблематичной в связи с географическими и климатическими условиями. Прокладка кабельных и волоконно-оптических линий сопряжена с большими трудностями. Радиосвязь на коротких волнах в высокоширотной зоне по причине частых магнитных бурь в авроральной зоне характеризуется высокой нестабильностью.
Спутниковая связь с геостационарной орбиты возможна до 75° с. ш. В высокоширотной зоне связь обеспечат только спутники на высоко элиптической орбите (ВЭО). К тому же в условиях военных действий спутники связи могут быть легко уничтожены.
ТЕХНИКАСРЕДСТВ СВЯЗИ, № 1 (145), 2019
Период эксплуатации, лет
Рис. 1. Расчеты затрат на спутниковые и тропосферные линии связи
Радиорелейная связь применяется, как правило, на интервалах 40—50 км. На радиорелейных станциях можно строить протяженные многоканальные линии связи.
Тропосферные средства связи в Арктике занимают наиболее выигрышное положение. Типичные расстояния между станциями составляют 100—250 км, хотя могут быть достигнуты большие расстояния в зависимости от местности, требуемой скорости передачи данных и энергетических характеристик тропосферных станций. Один интервал тропосферной связи заменит по дальности 3—4 радиорелейных.
Известные оценочные расчеты затрат на приобретение оборудования, развертывание и эксплуатацию спутниковых и тропосферных линий связи [1] приведены на рис. 1.
Анализ показывает, что спутниковая линия связи со скоростью передачи 512 кбит/с с учетом арендной платы за частотный ресурс в течение первых трех лет эксплуатации экономически выгоднее линии тропосферной (за-горизонтной) связи. После указанного срока эффективнее становится использование тропосферной линии. При скоростях передачи порядка 2 Мбит/с тропосферная линия становится экономически выгоднее уже после первого года эксплуатации.
2. Применение тропосферной радиосвязи в Арктике
Какой опыт строительства тропосферных радиолиний (ТРЛ) накоплен?
К 1965 году в Советском Союзе в отдаленных районах северной части страны была построена тропосферная радиорелейная линия (ТРРЛ)
связи «Север». В ее основу легла система связи «Горизонт-М». В систему входили 46 станций, были организованы 7 линий связи и 2 узла [2].
Общая протяженность ТРРЛ составляла 13200 км, зона покрытия связью охватывала около 60 % территории государства.
Система связи «Горизонт-М» обеспечивала связью воинские части и гражданское население.
ТРРЛ обладала рядом качеств, которые делали ее наиболее приемлемой.
Во-первых, расстояние между станциями доходило до 400—600 км.
Во-вторых, для построения линии не требовалась прокладка кабелей и прочих коммуникаций между станциями.
В-третьих, связь являлась многоканальной (в частности система связи «Горизонт-М» обеспечивала 60 каналов).
В конце 1981 года была введена в строй прямая линия связи Москва — Дели [3]. На самом сложном участке между советским поселком Дангара и индийским поселком Чарар-и-Ша-риф, протяженностью в 697 км, была организована тропосферная линия связи. С ее помощью преодолен самый сложный отрезок трассы — горные хребты Гикдукуша. На линии применялось 12канальное оборудованиеДТР-12.
Протяженные ТРЛ построены в других странах. Например, в цепи тропосферных станций между Окинавой (Япония) и Гавайями (США), протянувшейся через Тихий океан, среднее расстояние составляет 1000 миль, а на отдельных участках превышает 1300 миль [4].
В 1976 году была разработана 24-канальная дециметровая тропосферная линия сверхдальнего распространения дециметрового диапазона волн с интервалом между станциями 350... 400 км Р-420 («Атет-Д»). В состав станции входили две антенны «Атлет-АС1б» диаметром по 16 м с коэффициентом усиления 35 дБ. Выходная мощность передатчиков составляла 5 кВт.
Р-420 широко применялась для строительства протяженных интервалов, порядка 500 км, в том числе и на Дальнем Востоке.
В 1987 году на основе ТРРС «Багет-С» (Р-417С) и «Атлет-ДС» (Р-420С) на территории шести стран — участниц Варшавского договора СССР, Польши, ГДР, Чехословакии, Венгрии и Болгарии была развернута автоматизированная сеть управления и связи «Барс» [5]. Общая протяженность линий составляла около 5 тыс. км.
МБЛШ ОБ СОММиШСЛТЮМ Б((ШРМБОТ. Iss. 1 (145). 2019
В сети использовалось 54 комплекта станций Р-417С в стационарном варианте и 4 комплекта сверхдальней ТРРС Р-420С для обеспечения связи на двух участках большой (более 400 км) протяженности.
Краткий исторический анализ показывает, что в нашей стране и вооруженных силах накоплен значительный опыт создания и эксплуатации тропосферных линий сверхдальнего распространения с интервалами на 500 и даже 700 км, который необходимо применить в Арктике.
3. Отечественные станции тропосферной связи для нужд Арктики
В настоящее время в войсках связи ВС РФ на вооружении находятся тропосферные станции СМВ диапазона Р-423-1М, Р-423-2АМ, Р-423 ПМ, разработанные ФГУП «НПП «Радиосвязь» [6]. Основные оперативно-технические характеристики существующих ТРС представлены в табл. 1.
ФГУП «НПП «Радиосвязь» для Арктики выпускает контейнерную цифровую станцию тропосферной связи Р-423-АМК, работающую в диапазоне 4,4—5 ГГц.
Предприятием разработана малогабаритная перевозимая цифровая тропосферная радиорелейная станция диапазона 4,4—5 ГГц «Со-сник-4ПМ» с антенной диаметром 1,5 м с пропускной способностью до 512 кбит/с.
Однако, отечественных тропосферных станций сверхдальнего распределения в настоящее время в нашей стране не производится. Максимальная дальность ТРЛ — до 250 км. Пока еще наблюдается большое отставание отечественных станций тропосферной связи от зарубежных образцов по дальности и пропускной способности.
4. Построение сети тропосферной связи в Арктической зоне России
Анализ мест размещения военных баз РФ, расстояний до материковой части и ближайших островов показывает следующее:
1) Расстояние от баз в Рогачево, на о. Среднем, на о. Котельном до материка составляет около 450—500 км. Расстояния от базы на Мысе Шмидта до ближайшего авиа и морского порта в Певеке — порядка 450 км, от Нарьян-Мара до Новой Земли или Амдермы — 450 км. Для организации управления базами с помощью тропосферных станций, необходимо чтобы последние обеспечивали связь на расстояние 450-500 км.
2) От базы Нагурское на острове Земля Александры архипелага Земля Франца Иосифа до материка — 1260 км. Однако эту базу с материковой частью РФ возможно связать, построив тропосферные линии Земля Александры — о. Сальм (315 км) — о. Ушакова (495 км) или о. Гизе (450 км) — о. Средний архипелага Седова (360 км) — материк (450 км). Радиорелейные линии в этом случае не применимы. Нужны тропосферные станции с дальностью около 500 км или необслуживаемые тропосферные ретрансляторы, размещаемые на островах.
3) Расстояние от Земли Александры до Новой Земли 765 км. Учитывая, что ТРЛ над водной поверхностью имеет запас СВЧ уровня на 9—20 дБ больше, то возможна прямая тропосферная радиосвязь между островами. Нужен эксперимент.
Вдоль побережья Северного Ледовитого океана предлагается развернуть ТРЛ, используя места размещения и оставшиеся сооружения бывшей ТРЛ «Север». Это такие населенные
Таблица 1
Параметры Р-423—1М Р-423—2АМ Р-423 ПМ
Диапазон, ГГц 4,4-4,750 4,4-5,0 4,4-5,0
Д^дБВт 32 25 20
0/С ант., м/дБ 2,5/38,5 2,5/38,5 1,5/33
V, Мбит/с 2 2^0,512 0,256^0,064
Ли, дБ/Вт -122 -122^128 -134^140
Потребляемая мощность, кВт 24 8 0,75
Дальность связи на интервале, км 160 125^160 105^145
Протяженность РРЛ, км 2000 1000 —
Транспортная база 2а/м КамАЗ-4310 1 а/м КамАЗ-4310 +1полуприцеп Перевозимая, малогабаритная
щшг
:Остров1СрёйМй1
а г. Сапвхард
Условные обозначения:
о. Земля Александры
адившмашаиюшай
Ф - ПУР1Ы — • -аэродромы
" Ъ > В ™ „
о - стгинция ТРРЛ «Сапер
Ш^Яёс ч м^^В^
X,
- планируемые тропосферные станции на острова*
X,
- планируемые тропосферные станции на побережье
г
/ • • . •
•Г ■ /• Ш 3
I . . • 1 ЖЧНЯ
шщ* л Ъчг^^аи 1 кдачг ч Ш / ■ -
Расположен»*« станции ТРРЛ «Север» на карте России
ШЩЩШГ*
(-О 1£)
н
Рис. 2. Сеть тропосферной связи в Арктике I -
£
м о
MEANS OF COMMUNICATION EQUIPMENT Iss. 1 (145). 2019
пункты, как: п. Амдерма, г. Салехард, м. Каменный, п. Гыда, п. Хатанга, п. Таймылыр, п. Тик-си, п. Чокурдак, г. Певек, п. Мыс Шмидта.
Предложенная сеть тропосферной связи в Арктике представлена на рис. 2.
Протяженность планируемой сети — около 8900 км. На ее развертывание потребуется 26—28 станций тропосферной связи с дальностью действия 500 км. При создании станций тропосферной связи с дальностью действия 700^1000 км их количество на сети составит 13—14. Сеть сначала планируется из 3 узлов и 6 линий:
1) Земля Александры — о. Средний (1175 км);
2) о. Средний — п. Хатанга (1060 км);
3) п-ов Гусиная Земля — Амдерма (450 км);
4) о. Врангеля — м. Шмидта (270 км);
5) о. Котельный — п. Нижнеянск (450 км);
6) Нарьян — Map — м. Шмидта (5498 км).
Предложенный вариант сети заслуживает
стать основой сети тропосферной связи в Арктике, который в дальнейшем может наращиваться и развиваться.
Выводы
Исходя из изложенного в настоящее время стоит актуальный вопрос перед промышленностью — разработать современные тропосферные радиостанции дальнего действия на 500—1000 км для Арктики, способные работать при температуре до — 55 °С.
Направления дальнейшего развития современных тропосферных станций, увеличения дальности связи и пропускной способности представлены в [6] и подробно здесь не рассматриваются.
Исследования распространения волн дециметрового диапазона показали возможность увеличения расстояния между ретрансляционными станциями тропосферных линий более 1000 км. При этом объем рассеяния радиоволн находится в стратосфере. Однако, механизм распространения радиоволн на такие расстояния в нашей стране недостаточно изучен и требует дальнейшей проработки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Серов В.В., Сеченых A.M. Развитие тропосферной связи в МНИРТИ. История и перспективы применения // Журнал «ИНФОРМОСТ» — «Радиоэлектроника и Телекоммуникации». — 2006, №4.
2. Кулешов И. А., Солозобов С. А., Шевченко В. В.
Проблемы радиосвязи в Арктике. // Техника средств связи. Научно-технический сборник.— 2015. Вып. 4 (143). - СПб. - С. 21-30.
3. Тропосферный мост. — Режим доступа: http:// www.trrlsever.org.
4. Лебедев П. Тропосферная связь. Тропосферная радиорелейная линия связи «Север». // Технологии Электроника.— 2017, № 8.
5. Тропосферная сеть связи «Барс». — Режим доступа: http://www.stepandstep.ru.
6. Сиваков И.Р., Малышев И.И. Направления построения современных мобильных и стационарных тропосферных станций, в том числе для работы в условиях Крайнего Севера. // Информационно-телекоммуникационные технологии. Системы, средства связи и управления / АО «Концерн «Созвездие». — Воронеж,— 2017, № 2. — С. 216-227.
