CC BY
184И. А. Кулешов
первый заместитель генерального директора по научной работе, кандидат военных наук, доцент
С. А. Солозобов
начальник НИО, кандидат технических наук, доцент
В. В. Шевченко
начальник лаборатории, кандидат военных наук, доцент ПАО «Информационные телекоммуникационные технологии»
ПРОБЛЕМЫ РАДИОСВЯЗИ В АРКТИКЕ
АННОТАЦИЯ. В статье показаны существующие проблемы организации радиосвязи в Арктической зоне. Проведен анализ тропосферной радиорелейной линии связи «Горизонт-М». Представлены предложения по применению тропосферных и радиорелейных станций связи в Арктике. Рассмотрены возможности организации радиосвязи в КВ, СВ и ДВ диапазонах волн. Даны рекомендации по использованию существующих и разрабатываемых радиосредств. Сделан анализ и представлены предложения о применении спутников связи в высокоширотных районах Арктической зоны на геостационарной и высокоэллиптической орбите. Разработана интегрированная сеть радиосвязи для Арктической зоны.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Арктика, тропосферная связь, спутниковая связь, радиосвязь на средних и коротких волнах, интегрированная сеть радиосвязи.
Введение
Россия всегда была заинтересована в развитии Арктики. С 30-х годов XX века началось интенсивное освоение Арктической зоны. С 90-х годов прошлого века и до настоящего времени освоение Арктики осуществляется вахтовым методом.
Арктическая зона России в целом представляет собой колоссальный сырьевой резерв и относится к числу немногих регионов мира, где имеются практически нетронутые запасы нефти, газа и минерального сырья. На относительно небольших территориях здесь сосредоточены крупнейшие месторождения полезных ископаемых.
Желающих пребывать в регионе становится все больше. На Арктику претендуют Россия, США, Канада, Норвегия, Швеция, Финляндия, Дания и даже не имеющие прямого выхода в Северный Ледовитый океан — Китай и Южная Корея. Прилегающие к России Арктические территории требуют защиты. Надежное управление объектами и структурами требует современной постоянно действующей связи.
Факторы, влияющие на организацию радиосвязи
На создание системы связи и организацию связи в Арктике влияют следующие факторы:
1. Значительные водные просторы, ледовые территории и тундра.
В акватории Арктики не много островов, которые находятся на больших расстояниях между собой и материковой частью.
2. Суровые климатические условия. Температура воздуха опускается до минус 55%60°. Близки к 0° средние температуры летних месяцев. Для Арктики характерны полярные дни и ночи.
3. Отсутствие сети транспортных дорог в тундре. Сообщения между населенными пунктами возможны водным транспортом во время короткой навигации с мая по сентябрь или авиацией.
4. В Арктической зоне часто возникают полярные сияния, так называемые «полярные шапки». Магнитные и ионосферные бури отрицательно влияют на распространение коротких радиоволн.
Эти факторы необходимо учитывать при строительстве систем связи.
Связь в Арктике не очень надежная. Прокладка кабельных и волоконно-оптических линий сопряжена с большими трудностями. Радиосвязь на коротких волнах в высокоширотной зоне характеризуется высокой не стабильностью. Во многих случаях такая связь практически невозможна. Нестабильность обусловлена воздействием «солнечного ветра» на авроральную зону (где магнитные силовые линии геомагнитного поля имеют практически вертикальное направление) [1]. Также при мощных вспышках на Солнце на Землю извергается мощный поток корпускулярных излучений, что может явиться причиной магнитной бури, а затем и ионосферной бури, приводящей к резкому ухудшению, а порой и полному прекращению связи в КВ диапазоне. В этом случае вероятность нарушения может достигать 40 % [2].
Радиосвязь на КВ обеспечивается преломлением (отражением) волны внутри какого-либо слоя ионосферы. Ионосфера Земли представляет собой совокупность ионизированных слоев или областей ф, Е, F), расположенных на расстоянии 60—400 км от поверхности Земли, возникающих под воздействием солнечной радиации и плавно переходящих одна в другую.
Степень ионизации становится существенной уже на высоте 60 километров и увеличивается по мере удаления от Земли [3].
В ночное время, когда отсутствует излучение Солнца, концентрация ионизированных частиц падает, что приводит к ослаблению преломляющих свойств ионосферы [4] и изменению условий распространения радиоволн. Такие процессы существенно влияют на организацию радиосвязи.
Какой же опыт организации связи в Арктике накоплен к настоящему времени и как необходимо решать проблемы связи?
Тропосферная и радиорелейная связь
К 1965 году в Советском Союзе в отдаленных районах северной части страны была построена тропосферная линия связи «Север». В ее основу легла система связи «Горизонт-М». Система связывала между собой 46 станций и насчитывала 7 линий и 2 узла. Тропосферные линии связывали следующие основные пункты:
Серов — Воркута (6 станций);
Красноярск — Норильск (6 станций);
Якутск — Тикси (5 станций);
Воркута — Анадырь (19 станций);
Магадан — Якутск (5 станций);
Магадан — Анадырь (8 станций);
Архангельск — Оленегорск (3 станции).
Общая протяженность тропосферной линии составляла 13200 км. Линия позволяла обеспечить тропосферной радиорелейной связью практически 60 % территории государства (название тропосферной связи происходит от способа отражения лучей — от слоев тропосферы, а радиорелейной связи — от способа связи станций между собой — по цепочке станций, «по реле»). Тропосферная радиорелейная линия (ТРЛ) была развернута в районах, где использование иных видов связи было проблематичным по причине сложных климатических условий и отдаленности [5]. Спутниковая связь по причине дороговизны широкого применения еще не находила.
Система связи «Горизонт-М» обеспечивала связью воинские части и гражданское население.
Строительство ТРЛ не было случайным, так как она обладала рядом качеств, которые делали ее наиболее приемлемой.
Во-первых, расстояние между станциями доходило до 400—600 км, и для обеспечения связи совершенно необязательно было иметь прямую видимость.
Во-вторых, для построения линии не требовалась прокладка кабелей и прочих коммуникаций между станциями, что существенно упрощало развертывание тропосферной радиорелейной линии связи.
В-третьих, связь являлась многоканальной (в частности система связи «Горизонт-М» давала 60 каналов).
Однако технология тропосферной связи не была совершенной. Смещение и ослабление сигнала порой затрудняло корректную работу станций. Для повышения надежности приема сигналов применялся многократный разнесенный прием и автокорреляция.
Уже в 70-х годах общая протяженность системы тропосферной и радиорелейной связи в Арктике составляла порядка 100 тысяч километров. Буквально за какие-то 25 лет конструкторам удалось добиться впечатляющих результатов в области разработки и модернизации тропосферных и радиорелейных линий.
Спутниковая связь в Советском Союзе развивалась вместе с развитием космических технологий и, со временем, затраты на использо-
вание и поддержание ТРЛ «Север» стали гораздо выше, чем затраты на обеспечение спутниковой связи. Кроме этого, спутниковая связь отличается большой достоверностью и надежностью сигнала. Использование ТРЛ стало невыгодным в связи с тем, что для обеспечения связи потребовались очень большие энергоресурсы. К тому же, оборудование ТРЛ устаревало и требовало модернизации, средства на которую не выделялись.
После распада СССР в Арктической зоне радиорелейную, но уже цифровую связь начали интенсивно использовать такие операторы связи, как Ростелеком, МТС, Мегафон, Билайн.
Передача данных на тех участках, которые раньше покрывала ТРЛ «Север» стала обеспечиваться спутниковой связью.
ТРЛ «Север» была снята с эксплуатации в 2003 году. Сейчас ни одна из станций не используется по своему назначению. Многие антенны стоят на прежних местах, и демонтировать их пока что никто не собирается, т. к. большинство из них находится очень далеко от населенных пунктов. На многих станциях до сих пор можно найти остатки аппаратуры. На сегодняшний день, станции представляют собой больше туристические объекты, чем практически применимые станции связи. Затерянные во льдах Сибири, многие из них постепенно деградируют под воздействием суровых климатических условий.
Существенную конкуренцию тропосферной составила спутниковая связь, однако учеными все еще ведутся разработки по улучшению средств передачи и приема тропосферной связи. Основная проблема обеспечения тропосферной связи лежит в громоздкости аппаратуры и дороговизне обеспечения работоспособности. При этом скорость передачи по ТРЛ ниже, чем в спутниковых линиях связи.
Основная задача дальнейшего развития тропосферной связи лежит в поиске новых технологий. Портативные сверхточные приемопередающие средства при дальности связи в 250—1000 км, без прямой видимости, с высокой скоростью развертывания и низким энергопотреблением однозначно будут востребованы.
Сегодня одним из самых интересных разработчиков в сфере тропосферной связи, является компания Comtech Systems Inc., которая ведет активную работу для перехода радиорелейной связи на новый уровень [6]. Компанией
были презентованы устройства, которые уже на несколько шагов опережают технологии, использованные в свое время для создания ТРЛ «Север». Кроме того, разработаны «плавучие» платформы, обеспечивающие скорость передачи данных до 20 Мбит/сек.
ФГУП МНИРТИ ведет работу в данном направлении. Последние разработки наших соотечественников показали, что использование тропосферной связи может быть более выгодным, чем спутниковой, если речь идет о сроке эксплуатации более 3-х лет. При этом скорость, которой позволяет добиться новейшая разработка ФГУП МНИРТИ, составляет 2 Мбит/с, а вес оборудования не превышает 80 кг. В данном случае тропосферная связь приобретает «второе дыхание», так как такие характеристики позволяют использовать оборудование для оперативного развертывания линий связи.
Богатый опыт создания и модернизации техники тропосферной связи накоплен отечественными предприятиями, в частности ФГУП «НПП «Радиосвязь» Красноярска. С 60-х годов прошлого века и до наших дней на предприятии было разработано и внедрено в производство пять поколений станций тропосферной связи. В Вооруженных Силах хорошо известны и прекрасно себя зарекомендовали тропосферные станции Р-412, Р-423-2 А.
С 2006 года в серийное производство запущена контейнерная цифровая станция тропосферной связи Р-423-АМК, работающая в частотном диапазоне 4,4—5 ГГц. Она имеет пропускную способность до 2048кбит/с и работает в два независимых направления связи.
Основные технические характеристики тропосферной станции Р-423-АМК представлены ниже в таблице.
Предприятием разработана малогабаритная перевозимая цифровая тропосферная радиорелейная станция диапазона 4,4—5 ГГц «Сосник-4ПМ» с антенной диаметром 1,5 м с пропускной способностью до 512 кбит/с (рисунок 1).
В станциях используется цифровая обработка сигналов, сигнальные методы защиты от помех, автоматизированные управление и топографическая привязка.
Представленные тропосферные радиорелейные станции могут применяться для строительства осей и рокад в Арктической зоне и размещаться на островах, плавучих платформах и в других труднодоступных местах.
Параметры Краткая характеристика
Диапазон частот, МГц 4400...5000
Кол-во каналов х (кбит/с) (30...1)х(1,2...16; 64...2048кбит/с)
Мощность передатчиков, Вт 2x300
Диаметр антенны, м 2x2,5
Дальность на интервале, км 115.185 для скорости 2048.64 кбит/с
Транспортная база Контейнер КК3.1.01.2 на авто КАМАЗ
Рис. 1. Тропосферная радиорелейная станция «Сосник-4ПМ»
Радиосвязь на средних и коротких волнах
Радиосвязь на средних волнах (СВ) применяется для связи между кораблями, навигации и передачи сигналов об авариях. Всем известный «Титаник» передавал сигналы SOS на СВ.
Средние волны диапазона 300 кГц — 3 МГц (1 км — 100 м) распространяются как пространственным, так и поверхностным лучом. Распространение этих волн зависит от степени ионизации атмосферы. Уверенный прием поверхностным лучом осуществляется на 200— 300 км. Днем в диапазоне средних волн можно принимать радиостанции находящиеся на расстоянии до 1000 км. Ночью дальность приема гораздо больше, чем днем, что связано с солнечной активностью. Ночью не происходит поглощения энергии радиоволн слоем D, так как он исчезает. Отражение радиоволн происходит от более высокого слоя Е, что обуславливает большую дальность приема [8].
Ночью средние волны становятся пространственными волнами. В результате колебаний верхнего ионизирующего слоя, уровень сигна-
лов при приеме пространственных волн подвержен замираниям (федингам). Это особенно заметно в сумеречные утренние и вечерние часы, когда интенсивно изменяется высота ионизированного слоя D. Фединг затрудняет дальний прием на средних волнах. Наиболее резко это явление проявляется для волн длиной 60—400 м. С уменьшением длин волн длительность замирания уменьшается и для волн короче 100 м составляет доли секунды. В УКВ диапазоне замирания вообще отсутствуют [8].
С увеличением длины волны проявление фединга снижается и уже при длинах больше 10000 м несущественно. Наибольшие замирания наблюдаются в период восхода и захода солнца. Длинные волны (ДВ) частотой 153—279 кГц за счет хорошего отражения от нижних слоев ионосферы (днем от слоя D, ночью от слоя Е) и от Земли могут распространяться на очень большие расстояния. Длительность замираний на ДВ составляет несколько секунд. Качество приема на ДВ резко ухудшается с появлением грозовых разрядов и промышленных помех. С уменьшением частоты интенсивность воздействия на радиоприем перечисленных помех возрастает [8].
В СВ диапазоне работает большое количество радиостанций, которые расположены практически во всех районах Земного шара. Французская компания в Бискайском заливе передатчиком мощностью 180 Вт на частоте 500 кГц обеспечивала передачу данных на расстояние 200—300 км.
В 2013 году экспедицией Федора Конюхова был получен уникальный опыт организации радиосвязи с Северным Полюсом в КВ диапазоне на частоте 14.170 МГц. Эфир заполняли позывные радиолюбителей со всех уголков Земли: Италии, Чехии, Словакии, Украины, России — от Калининграда до острова Врангеля и многие другие. Подобный опыт подтверждает
необходимость использования меридиональных ретрансляторов для дальних широтных связей.
В настоящее время отечественные специалисты разработали ряд СВ радиостанций. Существуют мобильные СВ радиостанции, работающие в диапазоне 400—500 кГц.
Широкое применение находит средневолновая радиостанция «Ноэма-СВ».
Радиостанция используется для передачи навигационных данных, сводок погоды, передачи сигналов об авариях. С ее использованием можно обеспечить связь вдоль Северного морского пути. Радиостанция работает в диапазоне 1,6— 2,5 МГц. Имеет двойное преобразование частот. Виды передаваемых сигналов — J3Eи Н3Е. Скорость передачи 1200 кбит/с. Радиостанция сохраняет нормальную работоспособность после погружения под воду на 1 час. Вес радиостанции — 3,5 кг.
К пульту радиостанции можно подключить компьютер для ее настройки.
Антенна радиостанции — штыревая, высотой 5,5м.
В Арктической зоне могут применяться такие отечественные радиостанции работающие в СВ и КВ диапазонах, как Р-161А2М, Р-166 (идет на замену Р-161А2М), Р-633, ПТ-100Ц, ПТ-250Ц, ПТ-500Ц, ПТ-1000Ц.
Для приема сообщений в СВ и КВ диапазоне возможно применить современные радиоприемники Р-170П, Р-693, Р-693-01, Р-774К1, Р-774ДСК-1, Р-774ДС1 и поступающие им на замену ЦРПУ-2ДСК.
При мощности 8 Вт на частоте 2 МГц обеспечивается связь на 60 км, а на частоте 500 кГц — 120 км.
В качестве радиопередающего устройства может применяться Р-638 «Нептун-1000», производства ОАО «НИИ «Нептун», структурно входящего в ПАО «Интелтех».
Радиопередатчик предназначен для обеспечения радиосвязи как с береговыми пунктами управления, кораблями и авиацией, так и с аварийными объектами и силами поиска и спасания.
Р-638 может использоваться в составе комплексов связи и автономно.
Он обеспечивает круглосуточную работу в симплексном и полудуплексном режимах на приемопередающую антенну, а также на разнесенные приемную и передающую антенны:
— в радиоканалах открытой телеграфной и телефонной связи;
— в радиоканалах системы «Сплав»;
— в системе ГМССБ в режимах ЦИВ.
Основные характеристики:
Радиоприемник Р-693, например, имеет 16 каналов. Его модификации позволяют вести радиоприем на 4, 8, 12 и 16 каналах одновременно и принимать сигналы от 10 кГц до 80 МГц в СДВ-СВ-КВ-УКВ диапазонах и от 1,5 до 30 МГц в КВ диапазоне.
ЦРПУ-2ДСК представляет собой 2 канальное радиоприемное устройство, работающее от 2-х антенных входов и построенное с использованием технологии SDR. Диапазон рабочих
Параметры Краткая характеристика
Диапазон рабочих частот, МГц 1,5.. .29,99999
Шаг сетки рабочих частот, Гц 10
Число предварительно подготовленных каналов не менее 99
Номинальная выходная мощность, непрерывно, Вт 1000 (500)
Классы излучений А1 А, F1B, GIB, R3E, Н3Е/А3Е, J3E
Чувствительность приемного тракта — при приеме излучений класса А1 А, F1B, GIB, R3E, J3E, мкВ — при приеме излучений класса Н3Е/А3Е, мкВ не хуже 1 не хуже 4
Управление местное и дистанционное по интерфейсам ИРПС, RS-485, Ethernet
Электропитание 3-фазная сеть переменного тока 380 В, 50/400 Гц
Потребляемая мощность, кВА, не более 3.0
частот каждого из каналов от 0,1 до 80 МГц с шагом перестройки 1 Гц.
В настоящее время АО «ОНИИП» разработан модернизированный комплекс технических средств МКТС-1 (5) с выходной мощностью передатчика 1 и 5 кВт. МКТС-1 применяется для оснащения совмещенных и разнесенных радиоцентров автоматизированной адаптивной радиосвязи ДКМВ диапазона.
В качестве мощного радиопередающего устройства может применяться передатчик мощностью 5 кВт «Водопад-5». Ведется разработка перспективного радиопередающего устройства «Водопад-20».
Для построения современных ведомственных сетей связи рекомендуется применить следующее оборудование, производимое ПАО «Ин-телтех» совместно с ООО «СТТ»:
мультисервисный интегральный комплекс связи «МИКС-03», позволяющий создать телекоммуникационную инфраструктуру на основе пакетных и канальных методов коммутации, построить объектовую сеть, развернуть сеть традиционной телефонной связи и IP-телефонии;
коммутаторы Ethernet KH-100—32/4 и Ethernet KH-100—8—01, предназначенные для развертывания и физической структуризации локальных сетей по технологии Ethernet, осуществляют неблокируемую коммутацию между любыми из 36 и 8 портов соответственно;
медиаконвертеры КСПЕ-100—01 для преобразования электрических сигналов в оптические и конвертеры интерфейса КИ-Е-4Е1—01;
цифровые абонентские терминалы ТЦА-Р-01. Для обмена управляющей информацией береговых командных пунктов с подводными лодками и надводными кораблями, их соединениями, а также для связи между собой отдельных подводных лодок и кораблей рекомендуется применить хорошо себя зарекомендовавшую аппаратуру автоматизированного приема и передачи быстродействующей и сверхбыстродействующей связи «Трасса-Э», производимую ПАО «Интелтех».
Спутниковая связь
Использование спутниковой связи при освоении Арктического региона и по обеспечению надежной обороны северных территорий РФ является приоритетным направлением.
В настоящее время все гражданские станции спутниковой связи работают через ретранслято-
ры на геостационарной орбите. Производители оборудования утверждают, что их станции спутниковой связи обеспечивают связь во всей Арктике. Однако опыт показывает, что на островах архипелагов Земля Франса Иосифа и Северная Земля наземные спутниковые средства связи не могут работать с ретрансляторами на геостационарной орбите. При угле наклона антенны меньше 4° очень большое затухание сигнала. С геостационарной орбиты (ГСО) возможно обеспечить связь до 75° с. ш. Поэтому в высокоширотных районах, за 75° с. ш., спутниковая связь в Арктике может быть обеспечена только через космические аппараты (КА) на высокоэ-липтической орбите (ВЭО).
Следующая проблема — это скорость передачи сигнала по каналу спутниковой связи. В Советском Союзе был принят стандарт — 64 кбит/с. Международным стандартом принята скорость 384 кбит/с. Во всем мире идет гонка и стремление обеспечить скорость передачи данных 2 Мбит/с и более. Однако, как отмечал В. М. Николаенко, участник экспедиции по организации спутниковой связи на Северном полюсе, на II Всероссийской научно-технической конференции «Системы связи и радионавигации», мало кто представляет, что канал связи с такой скоростью — это «золотой» канал связи. Для передачи данных вполне достаточно скорости 1200-4800 бит/с.
В настоящее время известны следующие государственные и корпоративные спутниковые системы связи «Меридиан», «Ямал», «Гонец», «ИССС» и другие. Можно ли все эти системы использовать для решения государственных задач? Опыт показывает, что для обеспечения спутниковой связи в интересах Вооруженных Сил РФ должны быть системы с государственной поддержкой.
Как же необходимо решать подобные проблемы и организовать спутниковую связь в Арктике?
На основе опыта, полученного при обеспечении спутниковой связи в ходе операции «Борнео» по высадке Российско-Белорусского десанта ВДВ в районе Северного полюса, для обеспечения мобильным подразделениям ВДВ высоконадежной спутниковой связи с пропускной способностью до 256 кбит/с необходимо [9]:
1 Использовать находящиеся на снабжении ВС РФ станции спутниковой связи для работы в движении Р-444-ПТД в контейнерной постав-
ке, либо носимые станции Р-444-ПТН с монтажным комплектом, обеспечивающим работу через КА на ВЭО. Основные характеристики станций приведены в таблице ниже.
2. Использовать стволы № № 1,2 ретранслятора на ВЭО «Меридиан», работающие в Х и С диапазонах соответственно. При этом с учетом энергетических параметров ствол Х диапазона должен быть нагружен на приемо-переда-ющую антенну 5x5°. При этом обеспечивается
В районе Северного полюса с использованием средств ЕССС-2 была обеспечена устойчивая связь с предоставлением цифровых каналов для 1Р телефонии и шифрованной видеоконферен-цсвязи (ВКС). Качество ВКС было хорошее.
В настоящее время в АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» разрабатывается космический аппарат связи с высокой пропускной способностью для создания широкополосной сети спутниковой связи «RGS-B».
В составе КА должен использоваться многоствольный бортовой ретрансляционный комплекс (БРТК) с высокоэнергетическими стволами прямой ретрансляции в диапазонах С (4/6 ГГц) и Ка/Ки (20/44 ГГц).
Характеристики создаваемого КА сети спутниковой связи «GRS-B» близки к характеристикам космических аппаратов новейших зарубежных систем спутниковой связи и обладают рядом преимуществ:
высокая пропускная способность КА, позволяющая передавать большие объемы информации, в том числе в условиях сложной элек-
одновременная работа трактов прямой ретрансляции (ПР) и обработки сигналов на борту (ОСБ) ретранслятора [9];
В ходе операции «Борнео» обеспечивалось дуплексное направление УС МО РФ Московская область — КА «Меридиан», ОВ ствол № 1 — точка стояния широта 89°39'19". Долгота — 25°38'52". Скорость работы составляла 256 кбит/с в режиме ПР или в режиме ОСБ — 4,8 кбит/с.
тромагнитной обстановки (ЭМО), что стало актуальным при плотной загрузке геостационарной орбиты (ГСО);
реализация стволов связи в полосах частот диапазона Ка/Ки, предназначенных для подвижной спутниковой службы (ПСС);
повышенные коэффициенты усиления стволов бортового ретранслятора, обеспечивающие работу малогабаритных станций спутниковой связи, в т. ч. подвижных объектов;
использование многолучевых антенн, формирующих необходимые зоны обслуживания потребителей [10].
Расчеты показывают, что в каждом стволе С-диапазона при благоприятных условиях может быть организовано до 110 дуплексных направлений связи со скоростью 60 кбит/с каждый с применением типовых станций спутниковой связи Р-441. При ухудшении ЭМО за счет высоких энергетических стволов БРТК будет обеспечено устойчивое функционирование направлений связи при наличии помех от РЭС соседних спутниковых сетей. Направление связи со скоростью 60 кбит/с и 6 кбит/с смогут функционировать
Параметры Краткая характеристика
Р-444-ПТД/Р-444-ПТН
Диапазон частот, МГц С Х
Диаметр антенны, м 0,45/0,6 0,35/0,6
ЭИИМ, не менее, дБВт 37 39
Добротность приемной системы, дБ/К 1,6 3,3
Количество каналов 1-2
Интерфейсные окончания С1-ФЛ-БИ, 2-х проводная абонентская линия, Ethernet
Канальные скорости, кбит/с 1,2____256
Методы многостанционного доступа Режим ПР: МДКР, МДЧР с ПКТ Режим ОСБ: МДЧВРК, радио-АТС
Масса станции, кг 40/17
при воздействии помех, превышающих полезный сигнал в 20 раз и в 80 раз, соответственно, но при этом общая пропускная способность ствола С-диапазона снижается в 12—15 раз [10].
Высокоэнергетические стволы КА сети спутниковой связи «RGS-B» диапазона Ка/Ки (20/44 ГГц) с многолучевыми антенными системами, формирующими узкие лучи 0,54x0,54°, позволяют обеспечить высокие уровни защиты от мешающих сигналов других РЭС и коэффициент готовности направлений связи с подвижными объектами 0,95—0,96. За счет пространственной селекции в радиолинии Земля — КА обеспечивается защита от мешающих радиосигналов, превышающих уровень полезного сигнала от 71 раз для крайних и до 562 раз для центральных зон связи соответственно.
Группировка из 2 КА способна обеспечить 56 зон связи, каждая размером около 360 км, покрывая территорию от Северной Атлантики до Курильских островов и от южных границ РФ до полярных широт РФ [10].
В целом, с помощью сети спутниковой связи «RGS-B» возможно организовать широкополосную сеть мобильной спутниковой связи (ШСМСС).
ШСМСС должна строиться на базе мобильных (контейнерного типа) центральных спутниковых станций с антенной диаметром 4,2 м и обеспечивать работу в движении абонентских станций подвижных объектов с диаметром антенн 0,45—0,5 м. Информационные скорости для станций, работающих в движении, составят 1024-2048 кбит/с.
Мобильные станции, оснащаемые автоматически развертываемыми антеннами диаметром 1,2 м при работе на стоянке и с коротких остановок должны обеспечивать дуплексную связь со скоростью от 2 до 6 Мбит/с.
В случае необходимости обеспечения всеми видами связи отдельных погранзастав и еще одной-двух обитаемых метеостанций выше 80°с. ш., как отмечает А. Крылов, директор ЦКС «Сколково», то можно даже при практически нулевых углах местности сделать это более дешевым способом, чем создание отдельной спутниковой системы связи Арктического региона.
А. Г. Курашов, специалист по антенным системам, предлагает на объектах связи в Арктике установить антенные системы с диаметром зеркала 4,8 или 3,8 м и облучающей системой от них с меньшим на один шаг диаметром зеркала 3,8
или 2,4 м соответственно [11]. Это приведет к небольшим потерям мощности, связанным с недостаточным облучением зеркала, но существенно снизит влияние подстилающей поверхности. Известно, что морская вода и морской лед имеют существенно меньшую шумовую температуру, чем поверхность суши.
На доработку антенных систем на двух-пяти объектах связи нужно будет потратить десяток-другой миллионов рублей, но не миллиарды, как в случае со спутниковыми системами на ВЭО.
На наш взгляд, такой подход и предложение необходимо взять на вооружение и использовать в ходе строительства системы связи в Арктике.
Нам известны системы связи двойного назначения, какой была система ТРЛ «Горизонт». Сейчас оформилась и продолжает развиваться иная тенденция. В настоящее время вооруженные силы развитых стран мира и НАТО в «горячих точках» мира широко используют коммерческие системы спутниковых операторов Iridium, Intelsat, Eutelsat, SES и другие. Компании SES и Intelsat создали отдельные подразделения по работе с военными клиентами и доходы от военных заказов в 2012 г. составили 8 и 20 % годовой выручки соответственно [11].
Исходя из международного опыта, отечественные компании должны создавать спутники связи с учетом использования их емкости для военных целей. И, на наш взгляд, нужно говорить не о системах связи двойного назначения, а об эффективном использовании вооруженными силами емкости коммерческих спутников связи для обеспечения операций на театрах военных действий.
Интегрированная сеть радиосвязи в Арктической зоне
В настоящее время в Арктике создаются новые материковые базы в Мурманске, Архангельске, Нарьян-Маре, Воркуте, Надыме, Дудинке, Тикси, Певеке, бухте Провидения, Анадыре. На острове Котельный, Земле Франца Иосифа и Новой Земле строятся островные базы. Учитывая климатические и физико-географические условия для организации управления на объектах, предлагается строить интегрированную сеть радиосвязи, представленную на рисунке 2.
От высших звеньев управления с пунктами управления баз необходимо организовать спутниковую связь. В зависимости от расположения
Рис. 2. Интегрированная сеть радиосвязи в Арктической зоне
баз использовать спутники связи на геостационарной орбите — до 75° с. ш. (Ямал, Экспресс, Гонец) и севернее 75° — спутники на ВЭО Меридиан. В перспективе можно будет использовать ресурсы разрабатываемых сетей спутниковой связи Арктика, Элипс и RGS-B.
В качестве оконечных станций спутниковой связи предлагается использовать Р-441, Р-444-ПТН и Р-444-ПТД.
От пунктов управления баз с объектами рекомендуется организовать следующие виды связи:
— радиорелейную связь с помощью специальных мобильных комплексов (СМК-О, СМК-В, производства радиозавода им. А. С. Попова), с пропускной способностью 8—34 Мбит/с и дальностью связи до 30 км или Р-419Л1, обеспечивающих и радиорелейную связь и организацию локальной соты мобильной связи стандарта GSM/DCS c возможностью выхода абонентов в легитимные сети сотовой связи, сети радиорелейной, проводной, спутниковой связи и УКВ радиосвязи;
— радиодоступ с помощью БС «Мир» на дальность до 40 км, номерной емкостью более 1300 абонентов;
— КВ радиосвязь земной волной до 40 км.
На объектах организуется радиодоступ
и УКВ радиосвязь с помощью абонентских носимых станций.
Между объектами организуется радиорелейная связь, КВ и УКВ радиосвязь.
На расстояниях до 200 км возможна тропосферная связь с помощью контейнерных цифровых станций тропосферной связи Р-423-АМК, работающих в частотном диапазоне 4,4—5 ГГц, с пропускной способностью до 2048 кбит/с.
Возможна организация тропосферной связи с помощью малогабаритной перевозимой цифровой станции диапазона 4,4—5 ГГц «Сосник-4ПМ» с антенной диаметром 1,5 м, обеспечивающей с пропускную способность до 512 кбит/с.
Вывод:
Организацию связи в Арктике усложняют суровые климатические условия, отсутствие до-
рог, краткосрочная навигация, северные сияния, магнитные и ионосферные бури.
Тропосферная и радиорелейная связь возможна как на островах, так и между ними. Тропосферные и радиорелейные средства возможно применить для строительства осей и рокад связи на материковой и островной частях. Дальность связи определяется техническими возможностями оборудования: до 180 км тропосферный интервал и до 20—40 км — радиорелейный.
Радиосвязь возможна на средних и длинных волнах. Коротковолновая радиосвязь подвержена сильным замираниям и многолучевости,
поэтому возможна земной волной на небольшие расстояния. Для связи на дальние расстояния более 40 км необходимо использовать меридиональные КВ радиолинии с ретрансляторами.
УКВ радиосвязь возможна на короткие расстояния. На объектах возможно организовывать сотовую связь.
Спутниковая связь в Арктической зоне является приоритетной. С геостационарной орбиты возможна связь до 74°с. ш. На более высоких широтах возможна спутниковая связь только с высокоэллиптической орбиты.
ЛИТЕРАТУРА
1. Прохождение сигнала по «высокоширотным трассам». — Режим доступа: http: //www. radioscanner. ru/forum/topic 31995. html
2. О КВ радиосвязи. — Режим доступа: http: //etc. -com. ru/radio/HF-about/? dir = 1
3. Мальков М. В. Развитие информационно-телекоммуникационной среды в Арктике. // Труды Кольского научного центра РАН. Вып. № 7.2011.
4. Особенности радиосвязи. — Режим доступа: http: //www. t-a. ru/stati/
5. ТРРЛ Север — линия тропосферной связи СССР. — Режим доступа: http: //www. trrlsever. org/
6. Сегодняшнее состояние и перспективы ТРРС. — Режим доступа: http: //www. trrlsever. org/
7. Сборник «Связь в Вооруженных Силах Российской Федерации — 2010». — Режим доступа: http: // army. informost. ru/
8. Пестриков В. М. Энциклопедия радиолюбителя. — Режим доступа: http: //nauchebe. net/2012/09/ dalnij-priem-na-sv-i-dv-radiostancij/
9. Шинкарев В. И., Липатов И. А., Николаенко В. М.
и др. Особенности обеспечения спутниковой связи по высокоскоростным трактам в Х диапазоне в районе Северного Полюса. Системы связи и радионавигации. Сборник тезисов. /Под редакцией В. Ф. Шабанова. Красноярск: АО «НПП «Радиосвязь» 2015. С. 6—10.
10. Шинкарев В. И., Липатов И. А., Николаенко В. М. и др. Оценка соответствия характеристик космического комплекса сети «GRS-B» требованиям помехоустойчивости и возможности его применения в сложной электромагнитной обстановке для организации спутниковой связи и информационного обмена подвижных абонентов. Системы связи и радионавигации. Сборник тезисов. / Под редакцией В. Ф. Шабанова. Красноярск: АО «НПП «Радиосвязь» 2015 С. 11-17.
11. Анпилогов В. Р. О проблемах спутниковой связи и вещания в Арктике. //Журнал «Спутниковая связь и вещание» — 2014. Специальный выпуск. — Режим доступа: http: //jurnali-online. ru
