CC BY
23В.И. Талагаев
кандидат технических наук, старший научный сотрудник, профессор АВН, ПАО «Интелтех»
УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМОЙ СВЯЗИ И ОБМЕНА ДАННЫМИ ВМФ В УСЛОВИЯХ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ПОДАВЛЕНИЯ
АННОТАЦИЯ: В работе отражены взгляды на дальнейшее совершенствование автоматизированной системы связи и обмена данными ВМФ и разработку аппаратно-программных средств защиты системы от радиоэлектронного подавления. Приведены обобщенные алгоритмы управления ресурсами системы в условиях массированного подавления радиоканалов преднамеренными помехами.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Автоматизированная система связи и обмена данными, радиоэлектронное подавление, установление факта преднамеренного помехового воздействия на радиоканалы, план и процессы управления первичной и вторичной сетями системы в условиях преднамеренных помех.
Особенностью автоматизированной системы связи (АСС) и обмена данными ВМФ является использование для обмена информацией береговых командных пунктов (БКП) с подводными лодками (ПЛ) и надводными кораблями (НК) только радиоканалов (РК), т. е. общей со средствами радиоэлектронного подавления (РЭП) эвентуального противника среды распространения сигналов.
Создаваемые противником в РК АСС преднамеренные (заградительные, прицельные и имитационные) помехи снижают ее пропускную способность и вводят в систему ложную информацию, вносящую ошибки в процесс управления силами и оружием.
Разработка комплекса организационно-технических мер, направленных на снижение дестабилизирующего воздействия помех одна из главных задач радиоэлектронной защиты (РЭЗ) АСС ВМФ от РЭП.
Решение проблемы РЭЗ АСС связано, во-первых, с использованием аппаратных методов и средств повышения скрытности и помехозащищенности РК, входящих в АСС, и во-вторых, с оптимизацией управления системой и автоматизированными комплексами связи (АКС) ПЛ и НК в условиях РЭППервое направление РЭЗ основывается на применении в АСС скрытных быстродействующих и сверхбыстродействующих РК, РК с шумоподобными сигналами и с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, многочастотные РК, РК с помехоустой-
чивым кодированием и обратной связью, а также на использовании оптимальных методов обработки сигналов в приемниках /1, 2/.
Второе направление предполагает наличие в АСС программно-технических средств РЭЗ, обеспечивающих сбор, обработку и выдачу в систему управления АСС данных о преднамеренных помехах в РК, необходимых для внесения изменений в процесс управления системой (перераспределение потока сообщений и каналов, характера использования РК, их переход в по-мехозащищенный режим и др.) /3/. Особое значение программно-технические средства РЭЗ приобретают в высокоавтоматизированных системах связи.
В АСС действие преднамеренных помех проявляется в виде неисправности оборудования или дестабилизирующих явлений на трассах распространения сигналов, что требует незамедлительного установления факта их наличия /4/ и изменения плана управления системой связи /5, 6/. В связи с этим представляет интерес разработка алгоритмов управления АСС в условиях РЭП и определения характера взаимодействия программно-технических средств РЭЗ с системой управления АСС.
Функции любой системы управления связью состоят в определении и анализе состояния системы связи и принятии решений о выдаче команд по изменению в объекте управления /3/. Задача управления АСС может быть разделена на две: управление при изменении объема и ха-
рактера распределения информационных потоков в нормальных условиях и управление при нарушении нормальной работы — огневом и радиоэлектронном поражении элементов АСС (узлов связи и коммутации, РС), в том числе поражении РК преднамеренными помехами. В соответствии с этим система управления АСС может быть разделена на системы управления первичной и вторичной сетями. Назначением системы управления первичной сетью является обеспечение коммутации каналов (в том числе радиоканалов внутри направления «берег-море») на всей сети и поддержание их работоспособности и требуемого качества.
Система управления вторичной сетью создается для перераспределения информационных потоков внутри этой сети с целью их пропуска в условиях изменения объемов и направлений этих потоков. Взаимодействие систем управления первичной и вторичной сетью состоит в том, что система управления первичной сетью обеспечивает перераспределение каналов между различными вторичными сетями и введение резервных каналов первичной сети для обслуживания потоков сообщений вторичной сети в периоды ее перегрузки, или поражения.
Принятия решений о выдаче команд по изменению плана управления первичной и вторичной сетями АСС представляет собой процесс формирования управляющих воздействий по использованию ресурсов системы, к которым относятся услуги, технологии транспортировки, маршруты и каналы связи. Задачи управления информационным обменом в АСС могут быть сгруппированы по видам ресурсов системы: управление доступом к каналам связи, управление технологией транспортировки сообщений, управление маршрутом и управление каналами связи.
Для формального описания процесса управления АСС введем понятие плана управления — полного набора значений управляющих переменных, регламентирующих использование ресурсов системы для обслуживания сообщений различных классов /5/.
Сообщения входящего в систему информационного потока с точки зрения управления могут быть разделены на К классов (сигналы боевого управления, информации по освещению обстановки, целеуказаний, сигналов управления оружием и др.), характеризующихся одинаковыми требованиями к качеству об-
служивания. Удобной формой представления плана управления является совокупность матриц управления для каждой из перечисленных задач управления АСС
и = {М1, М2, М3, М4},
где и — план управления АСС, М1 — матрица ограничения доступа, М2 — матрица обслуживания, М3 — матрица маршрутов, М4 — матрица распределения каналов связи.
План управления может быть представлен простыми и стохастическими матрицами. В прок
стой матрице управления элемент тг указывает порядковый номер ресурса г для обслуживания сообщения к-го класса. В стохастической
к
матрице элемент тг определяет вероятность выбора ресурса г, причем ^ т^ = 1, где у — мно-
Г з у
жество управляемых ресурсов.
Поскольку сообщения на вход АСС в периоды повышенной военной опасности могут поступать случайным образом в разное время с различной интенсивностью и воздействие средств РЭП на РК системы также будет носить вероятностный характер для составления плана управления АСС целесообразно использовать стохастические матрицы управления.
Матрица ограничения доступа М1 регламентирует предоставление услуг по передаче информации для входящих потоков сообщений различных классов, т. е. определяет ограничения на ввод сообщений в систему, ограничения объема трафика (нагрузки), равномерное распределение связных ресурсов (РК) и приоритетность обслуживания сообщений различных видов и категорий срочности и секретности
М1 = т15
, к = 1,К; I,у = 1,N ,
где т,
ки —
вероятность приема заявки на пере-
дачу сообщения к-го класса из узла / в узел у (из ЦУС ВМФ в узлы связи флотов); N— число узлов в системе.
Управление на уровне доступа в систему обеспечивает ограничение объема трафика для наиболее полного использования пропускной способности.
Матрица обслуживания М2 определяет выбор технологии транспортировки (способов формализации и адресования) для доставки
каждого принятого к обслуживанию сообщения, т. е. разделение входящего потока сообщений на технологические
М 2 =
т2 ^
, г = 1, R; I,у = 1,N ,
где т2к' — вероятность выбора г-й технологии
для доставки сообщения в параметрами ку, R — число реализованных технологий транспортировки информации.
Матрица маршрутов М3 регламентирует выбор маршрута (пути) при передаче сообщения от узла источника сообщений к узлу получателю, т. е. определяет выбор пути для обеспечения равномерной загрузки центров коммутации и РС
М 3 =
т
з к?
, х = 1, Z; I, у = 1,N,
где т3к — вероятность выбора маршрута х для
передачи сообщения с параметрами ку, Z — число возможных маршрутов.
В децентрализованной АСС задача маршрутизации распределяется по связным процессорам узлов системы и решается каждым из них автономно. При этом в центрах коммутации в соответствии с матрицей М3 вырабатывается таблица маршрутизации, определяющая направление передачи.
Матрица распределения каналов М4 определяет распределение каналов передачи между технологиями транспортировки
М 4 =
т4
, £ = 1, Z; г = 1, R,
где т4£ — вероятность использования канала Z
для г-й технологии, Z — число каналов связи. При этом Z = + Z2, где Z1 — число каналов береговой части системы (проводные радиорелейные и др.), а Z2 — количество радиоканалов в направлении «БКП — НК, ПЛ».
Физическая структура систем управления первичной и вторичной сетями АСС определяется реализацией логических элементов в аппаратных средствах (логические модули) и в ЭВМ узлов связи и коммутации АСС и АКС НК и ПЛ. При этом можно выделить четыре типа процессов управления, выполняемых ЭВМ, условно обозначенных А, В, С и D. Блок-схема алгоритмов А, В, С и D — процессов и их взаимосвязи показаны на рисунке.
А — процессы, соответствуют уровню принятия решений по потоку сообщений, а В — процессы — уровню принятия решений по каждому отдельному сообщению потока. По мере необходимости А — процессы обращаются к распределенной базе данных, где содержится информационное отображение первичной и вторичной сетей АСС и откуда берутся данные для расчета плана управления и.
В базе данных имеется модель действующей системы РЭП, которая так же учитывается при расчете плана обслуживания. Корректировка модели РЭП производится по мере поступления от систем освещения обстановки сведений о появлении средств РЭП (например самолета постановщика помех) в зоне действия получателей информации.
Рассчитанный план управления и заносится в таблицы управления узлов коммутации и связи АСС откуда считываются В — процессом при обслуживании каждого требования на ресурсы системы. Реализация любой из задач управления АСС предполагает наличие в системе управления кроме функций принятия решений о выдаче команд на изменения в первичной и вторичной сетях АСС функций сбора информации о состоянии объекта управления (нагрузке, исправности и наличию преднамеренных помех и др.) и контроля исполнения (о изменении плана управления и доставки).
Для реализации этих функций служат С и D — процессы. С — процессы могут быть стандартизированы для всех задач управления и выделены в службу сетеметрии. Для отражения текущего состояния системы связи организуется распределенная база данных информационного отображения. Алгоритм, реализующий С — процесс в узле связи и коммутации, корректирует соответствующий компонент базы данных и использованием информации о текущем состоянии этого узла и информации из служебных сообщений адресованных г — ому узлу. D — процессы соответствуют уровню принятия решений о наличии и параметрах преднамеренных помех в РК первичной сети АСС «БКП — НК, ПЛ» и реализуются в программно — технических средствах РЭЗ, размещаемых в постах РЭЗ НК и ПЛ и приемных центров узлов связи. Посты РЭЗ, являясь основной частью службы отображения состояния АСС, предназначены для выработки текущих данных о помехах в РК первичной сети АСС. Текущие данные о помехах считываются С — про-
Рис. Блок-схема алгоритмов управления АСС в условиях РЭП
цессами и участвуют в корректировке базы данных /-го узла связи и коммутации АСС.
Поскольку элементы АСС рассредоточены в пространстве для сбора информации о состоянии первичной и вторичной сетей и обмена командами управления необходимо иметь служебную сеть связи системы управления. Береговая часть такой сети может быть организована как с использованием информационных каналов АСС, так и с помощью специальных каналов служебной связи. Ввиду ограниченности связных ресурсов (РС) НК и ПЛ для обеспечения обмена информацией при реализации С и D — процессов могут быть использованы информационные РК, т. е. передача с НК и ПЛ данных о помехах и передача команд о изменении плана использования РК АКС должна производиться по информационным каналам, например СБД.
Возможен другой вариант организации сбора данных о помехах действующих на РК АКС НК и ПЛ, при котором посты РЭЗ размещаются
в районах приближенных к районам их действия, например на приемных центрах зональных узлов связи. При этом данные о помехах поступают в систему управления АСС по служебным каналам связи, а команды управления АКС НК и ПЛ передаются по информационным РК связи с НК и ПЛ.
Таким образом, одним из главных направлений совершенствования действующей АСС и обмена данными ВМФ наряду с применением по-мехозащищенных и скрытных РК является создание аппаратно-программной подсистемы РЭЗ АСС, оптимизирующей управление первичной сетью системы в условиях преднамеренных помех. Подсистема РЭЗ реализует функции сбора, обработки и выдачи в службу информационного отображения состояния АСС текущих данных о преднамеренных помехах в РК. Важной задачей при создании подсистемы РЭЗ АСС ВМФ является разработка методов и создание средств установления фактов преднамеренного помехового воздействия на РК системы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Защита от радиопомех. Под. Ред. М.В. Максимова. — М.: Сов.радио,1876.
2. Сикарев А. А., Фалько А. И. Оптимальный прием дискретных сообщений. — М.: Связь, 1978.
3. Талагаев В. И., Ихсанов Ф. И. Защита информационного обмена в автоматизированной системе связи ВМФ от радиоэлектронного подавления. ТНТ сборник 34 НИИ ВМФ, вып. (102), 1987.
4. Талагаев В. И., Кезлинг А. Г. Способ контроля состояния дискретного радиоканала, Патент на изобретение (справка на патент № 2003235С1), 1993.
5. Давыдов Г. Б. Информация и сети связи. — М.: «Наука», 1984.
6. Талагаев В. И. Устойчивость системы морской радиосвязи. Указатель поступлений информационных материалов, ЦИВТИ МО СССР, вып. 6(33), 1991.
