CC BY
10ТЕХНИКА СРЕДСТВ СВЯЗИ, № 4 (144)), 2018
А.М. Жебрун
ПАО «Интелтех»
Д.С. Сантус
ПАО «Интелтех»
С.Л. Чибышев
ПАО «Интелтех»
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ РАДИОЛИНИЙ
ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТИ ДОВЕДЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
ДО ГЛОБАЛЬНО УДАЛЕННЫХ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
Введение
Результаты военно-технической деятельности в области совершенствования средств и систем управления (связи) Вооруженных Сил Российской Федерации (ВС РФ), возможности научно-производственного потенциала оборонно-промышленного комплекса России и научных достижений иностранных государств определяют дальнейшее развитие и совершенствование системы связи ВС РФ как важнейшего элемента государственной и военной инфраструктуры по применению войск и оружия [1].
Улучшение и расширение системы связи ВС РФ требует вложения значительного объема временных и финансовых ресурсов для модернизации уже имеющихся технической основы системы связи и создание новых объектов связи, распределенных по территории страны.
Система связи ВС РФ должна обладать высокими показателями по устойчивости, достоверности, своевременности и безопасности доведения информации в заданный район земного пространства независимо от времени суток и состояния среды распространения, изменения структуры системы, а также обеспечивать возможность взаимодействия с существующими системами электросвязи страны [2].
В современных условиях особую важность приобретает гарантированное доведение информации (команд управления) до глобально удаленных подвижных объектов (ГУПО), находящихся в акватории мирового океана. По состоянию на
данный момент, действующие на территории страны системы доведения информации до ГУПО обеспечивают недостаточную вероятность своевременного доведения информации в условиях воздействия преднамеренных помех и повышенной ионизации ионосферы. Исходя из требований к комплексам связи специального назначения, первоочередными задачами должны являться:
— увеличение значений вероятности своевременного доведения информации до ГУПО в различных условиях воздействия;
— повышение устойчивости управления ГУПО путем оперативного наращивания или восстановления действующих систем за счет применения мобильных быстроразвертываемых средств;
— расширение возможностей системы боевого управления и доведения информации до ГУПО.
Целью статьи является рассмотрение принципа построения комплексной радиолинии (КР), представляющей собой систему доведения информации до ГУПО и базирующуюся на комплексных методах управления доведением информации.
Основной принцип построения комплексной радиолинии
В общем случае КР должна включать в свой состав:
— пункт управления (ПУ);
— сеть обмена данными (СОД);
МЕАП ОШ СОММиШСАПОМ ЕСДЯРМЕШ: Iss. 4 (144). 2018
— автоматизированную систему управления (АСУ);
— передающие радиоцентра (ПДРЦ).
В свою очередь, каждый ПДРЦ должен состоять из:
— комплекса средств автоматизации и управления (КСАУ);
— устройств формирования структуры радиолинии (УФС);
— комплекса технических средств единого времени (КТС ЕВ);
— радиопередающих устройств (РПДУ) и антенно-фидерных трактов (АФТ).
Структурная схема КР приведена на рис. 1.
Одним из основных принципов, закладываемых в построение КР, является территориально разнесенная передача информации от объекта, осуществляющего управление в сторону ГУПО. Благодаря высокому уровню развития современных систем автоматизации управления и многоканальных систем передачи и приема информации [3], можно добиться значительного прироста вероятности доведения информации до ГУПО. Это достигается обеспечением воз-
Структура ПДРЦ комплексной радиолинии
Рис. 1. Структурная схема комплексной радиолинии
можности параллельной передачи сообщения с использованием нескольких передающих радиоцентров и многоканального приема со сложением принятой информации. Таким образом, даже в случае деградации системы управления (выхода из строя одного или нескольких РПДУ) информация до ГУПО будет доведена сохранившимися РПДУ. Это также справедливо и для наличия преднамеренных помех — существующим и перспективным станциям радиоэлектронного подавления не хватит мощности для подавления сразу нескольких территориально разнесенных РПДУ.
Кроме того, применение современных методов передачи информации [4] позволит сократить время, необходимое для осуществления гарантированного доведения информации до ГУПО при сохранении или даже при увеличении вероятности доведения.
Основной принцип работы
комплексной радиолинии
АСУ обеспечивает сопряжение между КСАУ через существующую СОД. КСАУ на основании информации от АСУ формирует передаваемое по КР сообщение на доведение до ГУПО, которое состоит из заголовка и текста сообщения. В заголовке передается базовая информация о сообщении, такая как идентификаторы отправителя и получателя, время и дата начала выдачи в эфир, признак получателей, задействованных в радиосети, рабочий ключ псевдослучайного закона перестройки рабочих частот (ППРЧ) для конкретного ГУПО и приоритет. Кроме того, КСАУ должен обеспечивать формирование часто-временной матрицы для каждого конкретного УФС и РПДУ с целью обеспечения смещения опорной рабочей частоты каждого РПДУ. Это делается для исключения возможности взаимного влияния РПДУ, работающих на «одной» частоте.
В случае потери КСАУ управления от АСУ задачи возлагаются на региональный КСАУ, который в этом случае берет на себя задачи по передаче информации между связными ПДРЦ.
При поступлении сообщения на доведение до удаленного подвижного корреспондента УФС формирует очередь передачи, в которой сообщения выдаются на передачу в момент времени, указанный в поле признака начала выдачи. Если поле признака начала выдачи не заполнено, то сообщения выдаются в эфир немедленно при
ТЕХНИКА СРЕДСТВ СВЯЗИ, № 4 (144), 2018
поступлении, но сообщения с признаком времени выдачи имеют высший приоритет по сравнению с обычными сообщениями и при наступлении назначенного времени любая передача приостанавливается и начинается выдача приоритетной информации.
УФС должно иметь возможность ввода и хранения нескольких рабочих ключей ППРЧ, каждый из которых предназначен для одного конкретного корреспондента или группы корреспондентов, а также возможность управления несколькими РПДУ, работающими на смежных частотах.
В радиоэфир сообщения должны выдаваться с использованием радиосредств СДВ, КВ и УКВ диапазонов волн в режиме изменения рабочей частоты по псевдослучайному закону (ППРЧ).
Прием информации ГУПО должен осуществляться с использованием мегаканальных радиоприемных устройств [3], которые должны обеспечивать одновременный прием сигналов, передаваемых одновременно по нескольким радиолиниям в режиме ППРЧ, их обработку и сложение для повышения вероятности правильного приема информации.
Наращивание КР может осуществляться за счет применения быстроразвертываемых мобильных радиопередающих средств (мобильных ПДРЦ), позволяющих вводить дополнительные передающие радиоцентры, тем самым повышать избыточность сети без проведения дорогостоящих подготовительных работ и работ по капитальному строительству.
Кроме того, предлагается для развития радиопередающих систем использовать РПДУ меньшей излучаемой мощности, но при этом обладающих значительно более простой структурой систем согласования с АФТ и меньшей стоимостью, что позволит значительно увеличить количество радиопередающих радиоцентров.
Оценка эффективности предложенных технических решений
Для совершенствования системы связи ВС РФ предлагается использовать когнитивные радиолинии декаметровых (ДКМВ) и сверхдлинных волн (СДВ), обеспечивающих доведение информации до ГУПО.
В соответствии с [5] наиболее эффективным режимом передачи сообщений является работа в режиме ППРЧ.
Эффективность применения ППРЧ [6] заключается в том, что данный метод передачи сообщений вынуждает систему радиоэлектронного подавления с ограниченной мощностью передатчика распределять спектральную мощность помехи по всему частотному диапазону.
Для выполнения поставленной задачи требуется мегаканальное радиопередающее устройство с возможностью передачи многочастотных сигналов, реализуемое на основе цифрового синтезатора частот [4], в котором сигнал на «выходе» представляет собой сумму гармонических функций с частотами, изменяющимися по псевдослучайному коду. Многочастотный сигнал проходит цифро-аналоговое преобразование, фильтрацию, усиление и согласование с антенной, после чего излучается в эфир.
На приемной стороне необходимо использовать мегаканальное радиоприемное устройство с числом каналов приема, соответствующим числу каналов передачи до 100 тысяч [3], что позволит доводить команды до ГУПО без необходимости знания частоты передачи на приемной стороне.
Для выбора передатчиков в ДКМВ и СДВ диапазонах необходимо учитывать мощность излучения при доведении информации на заданное расстояние.
Обеспечение устойчивого приема на радиотрассах глобальной протяженности можно осуществлять с использованием методики, изложенной в [7], откуда следует, что в ДКМ диапазоне волн на трассах протяженностью до 6 тыс. км и мощностью излучения сигнала Р»1 кВт диапазон возможных скоростей передачи составляет
Ут
10^150 кбит/с,
что позволяет обеспечить доведение информации до объекта в реальном масштабе времени.
Оперативность доведения информации по СДВ каналу существенно ниже. Например, даже при минимально ожидаемом уровне атмосферных помех скорость передачи для достоверного доведения для г » 6 тыс. км и Рс » 10 кВт составит примерно V» 80^90 бит/с [7].
Таким образом, при использовании ДКМВ радиолинии обеспечивается возможность доведения информации до удаленных объектов при мощности излучения меньшей, чем при использовании СДВ радиолиний, при этом реализуется более высокая скорость передачи.
MEANS OF COMMUNICATION EQUIPMENT. Iss. 4 (144). 2018
Однако, преимуществом СДВ является относительная стабильность распространения радиоволн при возмущениях ионосферы, атакже существенно меньший коэффициент ослабления напряженности поля при распространении в водной среде, что позволяет обеспечивать прием информации в подводном положении (до 15-г20 м).
Из вышеизложенного следует, что для повышения надежности связи в условиях воздействия атмосферных помех, помимо увеличения мощности излучения, можно уменьшать полосу частот передаваемого сигнала, что, в свою очередь, приведет к снижению скорости передачи информации.
В работе [5] рассмотрен способ эффективной передачи данных с использованием мега-канальных возбудительных устройств. Параллельное излучение элементов сообщения позволяет даже при низкой скорости передачи каждого бита достичь необходимого времени доведения и помехоустойчивости приема сообщения в целом.
При переходе скорости передачи с V = = 500 бит/с к скорости передачи V— 1 бит/с при числе бит в сообщении, равном 100, общее время передачи увеличится с 0,2 с до 100 с. Для сохранения общего времени передачи при одновременном увеличении длительности излучения одного бита возможно использовать мегаканаль-ное передающее устройство. Таким образом, при увеличении числа каналов и уменьшении ско-
рости передачи эффективность радиолинии увеличивается в разы.
Заключение
Из рассмотренных материалов следует, что для доведения информации до ГУ ПО следует применять СДВ-Д КМ В диапазон, что позволит обеспечить устойчивость с оптимальной мощностью за счет использования мегаканальных передатчиков/приемников, а использование режима ППРЧ позволит получить наибольшую вероятность приема.
Ввод в действие предложенной системы целесообразно осуществлять поэтапно. На первом этапе создания К.Р предлагается использовать действующие системы передачи информации с доработкой их систем управления в части обеспечения территориально распределенной передачи, а также оснащение ГУ ПО оборудованием, обеспечивающим мегаканальпый прием. Кроме того, на первом этапе предлагается сформировать окончательные технические и конструктивные требования к применяемой устойчивой ППРЧ радиолинии и приступить к ее реализации и внедрению. На втором этапе предлагается модернизация действующих объектов в части перевода их работы на устойчивые ПП РЧ радиолинии, а также создание мобильных передающих быстроразвертываемых радиоцентров. На третьем этапе развертывание сети мобильных передающих радиоцентров с устойчивыми ПП РЧ радиолиниями.
ЛИТЕРАТУРА
1. Воропаев В. А. Краткие итоги деятельности Главного управлении связи Вооруженных сил Российской Федерации // Связь в Вооруженных силах Российской Федерации //2015. —С. 17—18.
2. Макаров Н. Е. Основные направления модернизации системы управления Вооруженных Сил Российской Федерации 6 современных условиях, http:// federalbook.ru/files/OPK/Soderjanie/OPK-7/IIl/ Makarov.pdf.
3. Николашин Ю. Л., Будко П. А., Жолдасов Е. С., Жуков Г. А. Перспективные методы повышения помехоустойчивости декаметровых радиолиний // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли, №1, 2014. - С. 30-37.
4. Николашин Ю. JL, Мирошников В. И., Будко П. А., Жуков Г. А. Когнитивная система связи
и влияние использования данных мониторинга на п о м ехоусто й ч и воет ь с верху з КО пол ос н ы х де ка м е тро -вых радиолиний // Морская радиоэлектроника, №2, 2015.-С. 16-22.
5. Николашин Ю. Л., Будко П. А., Жолдасов Е. С., Жуков Г. А. Повышение эффективности функционирования декаметровых радиолиний,//Телекоммуникации и транспорт (Т-Сотш), №2, 2015. — С. 4—10.
6. Макаренко С. И., Иванов М. С., Попов С. А. Помехозащищенность систем связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Монография. // Свое издательство, 2013. — 166 с.
7. Николашин Ю, Л., Будко П. А,, Жуков Г. А, Обеспечение устойчивого обмена данными с робото-техническими комплексами морского базирования //Техника средств связи. 201Н. №4. С. 5-21.
