Закрыть

Форма обратной связи

Отправить
mashtab

/812/309-03-21

СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СРЕДСТВ И КОМПЛЕКСОВ РАДИОСВЯЗИ СПЕЦИАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

12.11.2012 /Статьи

В работе  представлены системотехнические принципы построения перспективных средств и  комплексов сетей радиосвязи ОАЦСС ВС РФ. 

The paper presents the system principles of building prospective radio communications facilities networks for the integrated automatic digital communications network of the Armed Forces of the Russian Federation.

Ключевые слова: радиосвязь, специальные сети.

Key words: radio communications, dedicated networks.

 

Необходимости коренного изменения подходов к системотехническому построению сети радиосвязи Вооруженных Сил Российской Федерации тесно связана с проводимыми исследованиями в области создания объединенной автоматизированной цифровой системы связи (ОАЦСС) Вооруженных Сил РФ и с переводом сетей связи на цифровые системы передачи (цифровую обработку сигналов) как стационарных, так и полевых систем связи.

В условиях сокращения количества арендованных каналов связи МО, а также учитывая тяжелое положение со спутниковой связью роль радиосвязи возросла во всех звеньях управления. Опыт организации и обеспечения связи в последние годы убедительно показал, что радиосвязи свойственен переход из разряда резервного в разряд основного, а в отдельных случаях единственного рода связи.

Существующая сеть р/связи ВС РФ обеспечивает передачу сигналов ЦБУ, cигналов БУ видами ВС РФ, оповещения, связь с подвижными объектами, межгарнизонную связь, а также используется при резервировании связей, организуемых другими средствами. Для организации сетей радиосвязи в ОЗУ и ОСЗУ используются передатчики большой и средней мощности 3-го и 4-го поколений автоматизированные и неавтоматизированные.

Более 44% имеющихся радиосредств выработали технический ресурс, имеют ограниченные возможности по временным показателям, по видам связи, по адаптации и защите от преднамеренных помех.

Используемые в настоящее время на передающих радиоцентрах антенно-фидерные системы вызывают серьезные затруднения в использовании по назначению современных стационарных радиопередающих устройств вследствие падения коэффициента бегущей волны в фидерном тракте на отдельных участках до 0,2-0,3.

Существующее состояния антенно-фидерных систем средств и комплексов радиосвязи позволяет сделать следующие выводы.

Во–первых, использование частотных ресурсов существующих АФУ ограничено их недостаточной диапазонностью, в связи, с чем технический диапазон радиоцентра перекрывается набором антенн различных типоразмеров.

Во-вторых, реализация пространственно-поляризационных ресурсов антенных систем осуществляется путем применения на антенных полях АФУ различных типов, ориентированных по разным направлениям.

В-третьих, отсутствие динамического управления направленностью ДН АФУ приводит к быстрому возрастанию количества антенн и соответственно площадей антенных полей, на которых они развернуты.

Коммутационное, кроссовое оборудование, аппаратура каналообразования и уплотнения являются громоздкими и находятся в эксплуатации 15-20 лет и более. Управление радиосредствами на радиоцентрах осуществляется дежурной сменой в основном в ручном режиме.

Стационарные радиоцентры представляют собой сложный технический комплекс (рис.1).

В настоящее время для организации радиосвязи развертываются радиоцентры средствами полевых аппаратных связи комплекса «Поиск» в составе радиостанций Р-161А2М, Р-161-5, передающих радиоузлов Р-161-У и приемных машин Р-454Ф, Р-161ПУ, радиодиспетчерского пункта (пункта управления радиоцентром) Р-161Д, а для дистанционного управления передатчиками – аппаратные Р-151М.

Однако комплексу радиосредств «Поиск» свойственны следующие недостатки:

- не обеспечивается ведение адаптивной радиосвязи в радиосети;

- значительные временные интервалы при обмене командами управления;

- организуемые радиосети от УС имеют относительно низкие показатели разведзащищенности, а следовательно структурной живучести, что не позволяет создание территориально-распределенных АРЦ и АСРС;

- громоздкая структура РЦ при относительно низком уровне автоматизации приводит к значительным временным затратам на составление радиоканалов (3-7 минут) и усложняет управление РЦ;

- отсутствие помехозащищенных режимов работы при применении преднамеренных помех;

- отсутствие средств автоматизации на соответствующих ПУ увеличивает цикл управления на радиоцентрах по перераспределению радиосредств и восстановлению нарушенных связей.

Рис. 1

Размещение основных элементов стационарного ПдРЦ (вариант)

На смену радиосредств комплекса «Поиск» в 90-е годы была разработана радиостанция средней мощности Р-166, которая выпускается в ограниченном количестве и не получила широкого распространения. Кроме того, данной радиостанции также присущи многие недостатки свойственные радиостанциям типа Р-161А2М.

Существующие радиосредства, поступающие в настоящее время в войска, не способны существенно улучшить ситуацию с технологическим оборудованием радиоцентров. Дело не столько в их количестве и даже не в качестве. Главная причина в том, что в большинстве своем технология их использования и техническая реализация ориентирована на системные решения, отработанные в 70-80-х годах прошлого века.

На рис. 2 приведена структура существующего радиоцентра. Она построена по принципам, которые можно проиллюстрировать простыми схемами. Эти принципы закрепляют передатчик (ПдРЦ) или приемник (ПРЦ) за конкретными передающей или приемной антеннами.

Данное организационно-техническое построение РЦ приводит к непреодолимым трудностям при разработке перспективных систем и средств радиосвязи. На рис. 3 представлена эволюция основных средств радиосвязи. Как бы мы не совершенствовали передатчик, приемник, расширяя их функциональные возможности, реализуя на современной элементной базе, новых свойств система радиосвязи ВС РФ не получает. Мы как бы ходим по кругу. Антенные поля практически остаются без изменений. Реализовать требования к перспективной системе радиосвязи в таких условиях практически невозможно.

Очевидным фактом является отсутствие какой-либо унификации передающих и приемных радиосредств родов и видов ВС. Заказывающие управления ВВС, ВМФ и других силовых структур порой требуют разработки техники радиосвязи, не обращая внимания на очевидное дублирование заказов, что приводит к неоправданным затратам. В условиях сокращения финансирования ВС это является недопустимым. Кроме того, существующие принципы реализации радиоцентров создают серьезные трудности на пути интеграции систем связи, разведки и РЭБ в единый технологический комплекс.

В настоящее время отечественной промышленностью совместно с научно-исследовательскими учреждениями управления начальника Связи ВС РФ ведутся активные разработки по применению в комплексах радиосвязи с использованием декаметровых волн вычислительной техники, и в первую очередь микропроцессоров с интеллектуальным решением задач: автоматической диагностики состояния используемой аппаратуры и ионосферы в целях обеспечения выбора оптимальных для прохождения радиоволн на заданном участке радиосвязи; автоматический выбор антенн (из имеющихся) и регулировку мощности передающих устройств в зависимости от условий прохождения радиосигналов на заданном участке связи.

Рис. 2

Структура существующего радиоцентра

Рис. 3

Эволюция основных средств радиосвязи

 

Основными направлениями работ являются: перевод от создания отдельных радиостанций к комплексному их созданию; внедрение цифровых методов обработки и передачи сигнала; освоение новых диапазонов волн в сторону расширения их величин; применение многопозиционных видов модуляции в целях усложнения структуры передаваемого сигнала и их идентичности при обеспечении всех видов работы (телефония, телеграфия, ПД); на определенном этапе совместное использование аналоговых и цифровых систем передачи; повышение помехозащищенности при передаче информации за счет расширения спектра частоты передачи сигнала; применение метода ППРЧ; использование метода интерливинга (сдвиг по времени); повышение надежности аппаратуры радиостанции, за счет внедрения новой элементной базы и автоматики, перспективных антенных устройств и источников электропитания.

При выборе оптимальных частот в микропроцессоре заложены функции «взвешивания» возможных рабочих частот на данном участке, анализ всех ранее применявшихся частот на этом участке в предыдущих сеансах, а также функции корректора ошибок. Микропроцессор контролирует уровень принимаемых сигналов и форму посылок, одновременно оценивает влияние многолучевости и замираний.

Если требуемое качество принимаемых посылок не обеспечивается из-за плохого отношения сигнал-шум, то процессор увеличивает мощность передатчика. Если прием нарушается многолучевостью, микропроцессор будет отыскивать частоту с меньшей разностью хода лучей. Кроме того, процессор среди антенн с разной поляризацией выбирает ту, которая обеспечивает минимальные замирания в данном конкретном случае.

В широкополосных передатчиках усилитель работает по схеме «банка мощности». В этом случае обеспечиваются равномерное усиление сигнала во всем диапазоне и связь по нескольким каналам через одну антенну.

«Банк мощности» дает возможность одновременного излучения комбинаций ВЧ сигналов одной антенной при минимальном числе усилителей. Он обеспечивает переключение сигналов большой мощности на различные антенны за счет фазирования сигналов малой мощности и работу в любом стандартном режиме, использующем метод ППРЧ.

В «банке мощности» используются специальные широкополосные симметрирующие трансформаторы с перекрестными соединениями, которые могут подключать любые группы усилителей к любой комбинации антенн путем управления фазой выходных ВЧ сигналов. Число таких комбинаций зависит от требований, предъявляемых к системе связи. На рис. 5 приведена одна из возможных компоновок комплекса передатчиков по принципу «банка мощности».

Рис. 5

Комплекс передатчиков по принципу «банка мощности»

Симметрирующий широкополосный трансформатор имеет малые потери и работает так, что при подаче на вход синфазных сигналов сложенные выходные сигналы поступают на пару полюсов, а при сдвиге входных сигналов в пределах 0-180° мощность будет подаваться на выходные пары полюсов в отношении, зависящем от угла фазового сдвига. На этом принципе построена система «перекрестного соединения суммирующих трансформаторов». На рис. 6 представлена усовершенствованная схема с попарно соединенными широкополосными усилителями. Мощность, поданная на любую из входных пар полюсов, обеспечивает одинаковое возбуждение усилителей либо синфазными, либо противофазными сигналами. При параллельном включении четырех усилителей мощностью 1 кВт можно на выходе получить мощность до 4 кВт. Как правило, в «банке мощности» используется усилитель мощности 1 кВт, обладающий высокой линейностью и широкополосностью. Мгновенная полоса пропускания такого усилителя более 28 МГц, поэтому он пригоден для одновременного усиления нескольких независимых ВЧ сигналов. Подобный усилитель может работать в режиме ППРЧ, не требует защиты при работе на несогласованную нагрузку и может работать даже на закороченную цепь.

На магистральных радиолиниях в зарубежных странах используются различные АФУ, в том числе горизонтальный полуволновый симметричный вибратор, антенны ромбические и полуромбические, l-образные, логопериодические вертикальной и горизонтальной поляризации, несимметричные вибраторы. В диапазоне частот 1,5-30 МГц широко применяются логопериодические антенны с коэффициентом усиления от 10-13 до 15-17 дБ.

Антенно-фидерные устройства постоянно совершенствуют. Так, в диапазоне 2-30 МГц создаются антенны, обеспечивающие адаптацию к помеховой обстановке, автоматическое управление диаграммой направленности в целях направления нулевого потенциала на источник помех, автоматическое управление поляризацией антенны; многофункциональность антенно-мачтовых устройств (АМУ). В диапазоне у 30-120 МГц используются вращающиеся логопериодические антенны с вертикальной и горизонтальной поляризацией, внедряются широкофункциональные процессорные устройства с использованием смещенных антенн, что позволяет уменьшить воздействие помехи на 22-32 дБ в диапазоне 30-80 МГц.

Разработка антенн продолжается в направлениях расширения диапазона частот развития логопериодических типов антенн, совершенствования трактов приема - передачи, уменьшения демаскирующих факторов, уменьшение массо-габаритных характеристик.

Одной из актуальных проблем является функционирование радиосредств в составе узлов связи полевых подвижных пунктов управления модульного типа (УС ПППУ МТ).

При этом важная роль отводится принципам построения перспективных радиоцентров, использующих передовые технологии, как для стационарных, так и полевых РЦ.

Под принципами построения радиоцентров понимаются наиболее общие, основополагающие и руководящие или, исходные положения для создания и развития радиоцентров, обусловливающие их целостность; строение, организацию и функционирование.

Принципы построения радиоцентров определяют направления практической деятельности войск связи по реализации и модернизации радиоцентров на узлах связи пунктов управления, их размещение (развертывание) на местности.

К основным принципам построения радиоцентров как сложных систем можно отнести следующие:

- соответствие их оперативно-технических возможностей потребностям системы управления и связи;

- организационно-техническое единство радиоцентров различного уровня;

- эшелонирование сил и средств на независимые составные части, позволяющие обеспечивать как автономную, так и совместную работу радиосредств при их перемещении;

- комплексное применение приемо-передающих устройств различной мощности и диапазонов;

- поэтапное развитие радиоцентров на основе внедрения автоматизированных комплексов радиосвязи;

- обеспечение сопряжения радиосредств различных радиоцентров МО и других ведомств;

- сочетание централизованного и децентрализованного управления радиоцентрами и радиосредствами;

- унификация используемого оборудования;

- модульность построения приемо-передающих комплексов и кроссово-коммутационного оборудования.

Одним из наиболее эффективных направлений развития РЦ, различного назначения, реализующие данные принципы, является разработка групповых радиотрактов коллективного (общего) пользования. Авторами предлагается использовать модульный принцип построения передающих и приемных радиосредств (комплексов) (рис.7).

Суть предложения заключается в создании унифицированных передающих и приемных автономных модулей, служащих единой элементной базой для построения радиоцентров.

Данный КТС должен обспечивать работу в АСРС как в составе стационарных АРЦ, так и полевых УС. Он должен работать в диапазоне 1,5-80 МГц. Для стационарных радиоцентров должны быть разработаны передатчики КВ диапазона мощностью от 1 до 20 кВт на основе модульного сложения мощностей.

Рис. 7

Модульный принцип построения передающих и приемных радиосредств.

 

Полевые радиоцентры должны оснащаться узловыми радиоприемными и узловыми радиопередающими аппаратными на основе унифицированных модулей. Вместе с тем должны быть разработаны и отдельные двухканальные КВ-УКВ радиостанции мощностью 1 кВт, аппаратные управления радиоцентрами. Аппаратура для линий дистанционного управления должна размещаться в радиоприемных и радиопередающих аппаратных.

Такая радиосистема (рис.8) строится на принципах однородной распределенной системы и способна к технической реконфигурации в реальном масштабе времени; к обеспечению физической безопасности в условиях антагонистической среды: за счет резервирования оборудования, использования специальных средств защиты от радиоэлектронного воздействия противника, к реализации низкой вероятности перехвата и обнаружения, а также к обеспечению потребителей информацией в любых оперативно-тактических и физико-географических условиях и совместимости с радиокомплексами и радиосредствами других систем.

 

Все элементы радиоцентров (полевых и стационарных) должны быть оборудованы автоматизированными рабочими местами соответствующих должностных лиц и радистов-операторов. Передатчики должны обеспечивать многопараметрическую адаптацию и работать как на фиксированных частотах, так и в режиме адаптивно-адресной связи (ААС).

При этом весь комплекс задач оперативно-технического управления на радиоцентрах должен осуществляться в автоматическом режиме.

Войска связи получат технически гибкую систему, которая позволяет решать принципиально новые задачи, связанные с:

- динамическим управлением энергетическим и пространственно-поляризационным ресурсами радиоцентра, с целью обеспечения всех возможных сценариев развертывания группировки войск, приспособления к потребностям подразделений при изменениях на поле боя;

- формированием на этапах планирования и оперативного управления радиосвязью требуемых зон связи на основе их расчета в масштабе времени близкому к реальному;

- адаптированием к изменению условий распространения радиоволн, а также к воздействию средств радиопротиводействия и, таким образом, повышением качественных характеристик каналов радиосвязи;

- обеспечением высокой унификации средств радиосвязи и практически с устранением индивидуальных разведпризнаков передающих комплексов, так как АФАР, в первом приближении, представляет собой набор унифицированных модулей;

- созданием унифицированного комплекса в направлении интеграции систем радиосвязи, радиоразведки и РЭБ;

- обеспечением технической гибкости радиосредств (выбор: скорости передачи информации; полосы частот по требованию; метода модуляции/демодуляции и т.п.) за счет своей широкополостности;

- расширением функциональных возможностей антенных полей, при их развертывании на ограниченной площади;

- обеспечением дальнейшего сближения связных и компьютерных технологий;

- повышением ремонтопригодности комплексов, при этом упрощается их эксплуатация и техническое обслуживание;

- практическим заделом для разработки и внедрения адаптивных антенных систем, которые позволяют, в перспективе, с оптимизмом смотреть на создание интеллектуальных сетей радиосвязи.

Передающие устройства стационарных радиоцентров должны создаваться по модульному принципу с элементами вычислительной техники и специальным программным обеспечением и обеспечивать работу в широком диапазоне частот в сложной помеховой обстановке.

Передающий комплекс должен обеспечивать режимы и виды работы, алгоритмы ведения связи и ряд других характеристик, которые имеют радиосредства предыдущих поколений.

Основными направлениями совершенствования приёмных автоматизированных радиоцентров следует считать:

- оснащение радиоцентров современными радиоприёмными устройствами, в которых должны быть реализованы следующие режимы работы: симплекс, двухчастотный симплекс, адаптация по частоте и скорости передачи данных, адаптивная компенсация помех (АКП), ППРЧ, сканирование по частоте. Режимы и виды работ РПУ должны программироваться с АРМ.

- применение управляющих вычислительных комплексов с быстродействием, обеспечивающим требования, задаваемыми к автоматизированному ПРЦ;

- перевооружение радиоцентров на приёмники с цифровой обработкой сигналов, обеспечивающих прием и формирование радиосигналов в диапазоне рабочих частот для ведения автоматизированной (автоматической) радиосвязи ППК УС ОСЗУ и ОЗУ в КВ (1,5-30 МГц) и УКВ (30-80 МГц) и СДВ (3-30 кГц) диапазонах.

- оборудование радиоцентров средствами автоматизации, позволяющими с рабочих мест осуществлять технологическое управление аппаратурой: антенными коммутаторами, радиоприёмниками, каналообразующей аппаратурой, аппаратурой электроснабжения и другой аппаратурой и отображать состояние КТС в процессе функционирования радиоцентра.

Таким образом, предлагаемая авторами технологическая реконфигурация существующей системы радиосвязи позволит:

1. Обеспечивать работу в автоматизированных радиосетях в составе стационарных АРЦ УС, а также полевых УС в составе ПППУ МТ, обеспечивая при этом автоматическое ведение связи с Ки не менее 0,8-0,9.

2. Унифицировать средства и комплексы радиосвязи со средствами связи и автоматизации.

3. Обеспечить совместную (встречную) работу с радиосредствами старого парка, как с стационарными так и полевыми УС ПУ.

4. Обеспечить функционирование и управление приёмо-передающих комплексов как непосредственно с аппаратных, так и дистанционно.

5. Обеспечить автоматическую ретрансляцию сигналов в соответствии с адресом корреспондента по выбору оптимального прохождения радиоволн.

6. Построить принципиально новую, распределенного типа и технологически гибкую автоматизированную систему радиосвязи ВС РФ.

 

Литература 

 1. Кузьмин Б.И. и др. Концепция построения пакетных радиосетей в диапазоне ДКМВ-МВ // Электросвязь. 1993. №5. С.11 – 13.

2. Каплин Е.А. и др. Принципы построения и основы функционирования пакетных радиосетей в нестационарных средах передачи сообщений // Электросвязь. 1994. №10.

 

Авторы: к.т.н. О.К. Савицкий, к.т.н. В.А. Мешалкин, к.в.н. А.П. Сухотеплый