ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОДЕРНИЗАЦИИ СЕТЕЙ ДЕКАМЕТРОВОЙ РАДИОСВЯЗИ В ИНТЕРЕСАХ СПЕЦПОТРЕБИТЕЛЕЙ

10.12.2012 /Статьи

Technological fundamentals of upgradING decametric radio networks for the benefits of special USERS

В статье рассмотрены основные положения модернизации сетей радиосвязи на основе модульного построения  приемо-передающих комплексов радиосвязи.

The article addresses the fundamentals of upgrading radio networks based on modularity of transmitting/receiving complexes of radio networks.

Ключевые слова: модернизация, системы радиосвязи, приемо-передающие комплексы, организационно-техническая структура.

Key words: upgrade, radio networks, transmitting/receiving complexes.

Совершенствование системы радиосвязи приобретает в настоящее время особую значимость в связи с принятой программой перевода системы связи ВС РФ на цифровое оборудование. Эта программа в определенной степени замыкает систему взаимоувязанных концептуальных документов, имеющих исключительную важность в деле укрепления национальной безопасности РФ.

Основу совершенствования существующей системы радиосвязи должны составить автоматизированные приемо-передающие комплексы (ППК) стационарных и полевых радиоцентров нового поколения, разработанных на новой элементной базе с использованием передовых сетевых технологий, обеспечивающих создание более совершенных и гибких структур.

Приемо-передающие комплексы автоматизированных радиоцентров должны создаваться по модульному принципу с элементами вычислительной техники, специальным программным обеспечением и функционировать в сложной сигнально-помеховой обстановке. ППК полевого радиоцентра включает: узловые передающие и приемные аппаратные; аппаратные для управления радиоцентром и ведения частотно-диспетчерской службы (ЧДС). Использование отдельных аппаратных дистанционного управления (ДУ) радиоцентром нецелесообразно, так как аппаратуру ДУ передатчиками можно размещать непосредственно в передающих и приемных аппаратных.

Под модулем понимается совокупность узловых передающих и приемных аппаратных, позволяющих реализовывать определенный набор функций радиоцентра, который называется основным или базовым. Каждый модуль включает одну приемную две передающие машины. Количество модулей в составе радиоцентра определяется потребностями в каналах связи. При этом в оперативном звене управления радиоцентр может иметь 3-4 модуля, а в оперативно-стратегическом - 5-6.

Модульный принцип построения сетей радиосвязи обеспечит:

1. рассредоточенное размещение радиоцентров на местности с объединением его технического ресурса;
2. повышение гибкости в его построении;
3. комплексное использование технических устройств;
4. централизованное и децентрализованное управление отдельными радиосредствами или их отдельными группами;
5. ретрансляцию радиосигналов;
6. достижение максимальной унификации техники связи и как следствие высокую технологичность их производства;
7. упрощенную эксплуатацию и ремонт техники, подготовку личного состава.

В основу построения организационно-технических структур (ОТС) автоматизированных радиоцентров должны быть положены широко применяемые в настоящее время общесистемные и организационные принципы. К общесистемным принципам следует отнести: межсетевое и внутрисетевое взаимодействие; автономность функционирования РЦ; комплексное использование технических устройств; соответствие организационно-технической структуры условиям организации связи; сопрягаемость технических и информационных модулей; сочетание централизованного и децентрализованного управления. Организационные принципы связаны с: модульностью построения; единством организационно-технических решений; объединением технического (связного) ресурса; этапностью создания и развития АРЦ, Эти принципы находятся в тесной взаимосвязи друг с другом и составляют основу формирования организационно-технической структуры перспективного автоматизированного РЦ.

Вариант организационно-технической структуры стационарного автоматизированного РЦ, построенного по модульному принципу предполагает создание отдельных функциональных модулей, в автоматизированных, а в перспективе и в автоматических сетях. Здесь под модулем понимается функционально-законченный элемент, выполняющий определенный набор функций по преобразованию и передаче сообщений, в данном случае по радиосвязи.

Применение типовых модулей позволит создавать автоматизированные радиоцентры для УС различного класса, не проводя дополнительных исследований и разработок.

Анализ принципов построения системы управления радиоцентром, исследования на модели взаимодействия подсистем различных уровней, позволили определить пути её совершенствования. При этом применение управляющих вычислительных комплексов (УВК) на различных уровнях иерархии позволит обеспечить децентрализованное и централизованное управление в зависимости от поступающей нагрузки, т.е. в зависимости от оперативных условий обеспечить автоматизированное управление системой радиосвязи.

Таким образом, построение организационно-технических структур АРЦ на основе общесистемных и организационных принципов позволит создать унифицированные радиоцентры с использованием нетрадиционных способов и структур их формирования. Модульность построения, широкое и комплексное внедрение автоматизированных маршрутизаторов (коммутаторов), управляющих вычислительных комплексов, комплексное диагностирование состояния аппаратуры будет способствовать созданию автоматизированных радиоцентров нового поколения, обеспечивающих устойчивую работу автоматизированных радиосетей вне зависимости от внешних воздействий.

Весьма перспективны изыскания по построению автоматизированного радиоцентра на основе активной фазированной антенной решетки (АФАР). Это позволит:

1. вести динамическое управление его энергетическим и пространственно-поляризационным ресурсами радиоцентра, с целью обеспечения всех возможных сценариев развертывания группировки войск;
2. адаптироваться к изменению условий распространения радиоволн, а также к воздействию средств радиопротиводействия и таким образом повысить качественные характеристики каналов радиосвязи;
3. реализовать высокую унификацию средств радиосвязи и практически устранить индивидуальные разведпризнаки передающих комплексов;
4. создать практический задел по реализации унифицированного комплекса в направлении интеграции систем радиосвязи, радиоразведки и РЭБ;
5. обеспечить техническую гибкость радиоцентра (выбор: скорости передачи информации; полосы частот по требованию; метода модуляции/демодуляции и т.п.) за счет своей широкополо-стности;
6. расширить функциональные возможности антенных полей, при их развертывании на ограниченной площади;
7. сделать практический шаг на пути дальнейшего сближения связных и компьютерных технологий;
8. повысить ремонтопригодность радиоцентра, при этом упрощается их эксплуатация и техническое обслуживание;
9. сделать практический задел для разработки и внедрения адаптивных антенных решеток.

Анализ условия функционирования и принципов построения сетей радиосвязи показывает, что существует ряд причин, ведущих к снижению их эффективности по такому важному показателю, как вероятность своевременной передачи сообщений. Основными причинами можно считать:

1. несовершенство их структуры, при которой происходит большое сосредоточение средств радиосвязи на РЦ УС ПУ объединения, и как следствие, взаимное влияние одних радиолиний на другие;
2. низкая эффективность функционирования частотно-адаптивных радиолиний вследствие увеличенного времени поиска (анализа) и последующей перестройки адаптивной радиолинии на новую пригодную для связи рабочую частоту;
3. достаточно высокая подверженность среды РРВ влиянию регулярных и нерегулярных изменений;
4. значительная загрузка коротковолнового диапазона радиоволн случайными помехами.

Кроме этого, военные системы радиосвязи функционируют в весьма неблагоприятных условиях. Современные операции характеризуются высокой динамичностью изменения обстановки, маневренностью группировок войск, а также масштабностью разрушений, наносимых противостоящими сторонами. Важными факторами, влияющими на качество принятия решений должностными лицами, являются процессы старения информации, адекватность получаемой информации реально складывающейся обстановке, возможность противоборствующей стороны вмешиваться в цикл управления войсками. В связи с этим к качеству связи военного назначения следует предъявлять требования не только по своевременности доставки сообщений и достоверности их приема в пункте назначения, но и безопасности ведения информационного обмена.

Для выполнения возложенных на радиосвязь задач по своевременной, достоверной и безопасной передаче формализованной информации целесообразно в рамках создания, построения и модернизации существующих сетей радиосвязи предусмотреть специальный режим, основанный на принципах пакетной передачи информации (ППИ), адаптивной маршрутизации и многостанционного доступа в радиоканал общего пользования. Это позволяет в наибольшей степени реализовать такие положительные качества радиосвязи, как высокую оперативность доведения сообщений в разветвленных структурах, возможность реконфигурации сети в зависимости от состояния среды РРВ и конкретной помеховой обстановки. Перспективность применения пакетных радиосетей объясняется возможностью объединения достоинств систем радиосвязи, имеющих общую среду распространения радиоволн для всех пользователей, с преимуществами информационных сетей с коммутацией, базирующихся на разветвленной вычислительной инфраструктуре.

Реализация потенциальных возможностей пакетной радиосети предполагает решение целого ряда проблем. Основными из них следует считать:

1. на физическом уровне – обоснование видов сигналов (АТ, ЧТ, ОФТ, ФТ., ППРЧ, т.п.); выбор методов передачи служебных команд (совмещенный, автономный, комбинированный); классификация факторов, определяющих топологию пакетной радиосети;
2. на канальном уровне – выбор протоколов многостанционного доступа (МД) корреспондентов пакетной радиосети к общему частотно-временному ресурсу; определение оптимального баланса между способами исправления ошибок на основе адаптивного управления частотным и энергетическим ресурсами пакетной радиосети, видами сигналов, использования помехоустойчивого кодирования и адаптивных алгоритмов МД с учетом потоковой и помеховой обстановки, складывающейся в пакетной радиосети;
3. на сетевом уровне – разработка алгоритмов определения связности между корреспондентами сети; обоснование методов маршрутизации пакетов, способов передачи служебных пакетов, необходимых для эффективного управления топологической структурой сети;
4. на транспортном уровне – формирование требований к единому интерфейсу, посредством которого осуществляется взаимодействие подсистем обмена и обработки данных; обоснование рациональной длины пакетов при разработке и сборке оперативных сообщений; оптимизация алгоритмов управления сетью в целом;
5. на сеансовом уровне – разработка алгоритмов инициации, управления взаимодействием, синхронизации, идентификации и завершения сеансов, определяющих, по существу, стратегию функционирования терминального оборудования пользователей пакетной радиосвязи;
6. на представительном уровне – определение возможностей согласования между взаимодействующими процессами вида представления данных, засекречивания информации и др.;
7. на прикладном уровне – разработка форм и протоколов взаимодействия (управление терминалами, файлами, заданиями, сетью в целом); определение доступности прикладных процессов (посылка запросов на соединение с другими процессами, их синхронизация при совместной работе и т.д.).

Существующая система дальней КВ радиосвязи может быть достаточно легко модернизирована за счет построению гибридной (совмещенной) радиосети с пакетной передачи информации. При этом наиболее экономически целесообразной является осуществление модернизации стационарных и мобильных РЦ, на основе дополнительного введения в их инфраструктуру радиомодемов и контроллеров, работающих под управлением протокола АХ.25. Стандарт АХ.25 представляет собой переработанную специально для пакетных радиосетей версию стандарта Х.25. Он допускает достаточно простую интерпретацию алгоритма функционирования пакетной радиосети, полностью отражая при этом логику взаимодействия её корреспондентов. В результате открывается возможность построения сетей пакетной радиосвязи на основе этого протокола, которые могут быть интегрированы в региональную территориальную сеть связи (ТСС) общего пользования военного округа, и кроме этого, в глобальные телекоммуникационные сети, функционирующие на базе различных сетевых технологий (FR, Х.25, TCP/IP и т.д.).

Вариант построения гибридной сети пакетной связи (ГСПС) объединения определяется составом сети связи, назначением основных её элементов, особенностями взаимодействия корреспондентов (пользователей) в ней. Основными элементами образующими базовую сеть передачи данных (СПД) объединения  являются:

1. центры коммутации пакетов (ЦКП) входящие в состав системы обмена данными (СОД) УС ПУ;
2. базовые (опорные) сетевые узлы связи (СУС) (сетевые станции), являющиеся элементами первичной сети общего пользования ТСС, предоставляющей каналы и тракты передачи для общего пользования при обмене информацией;
3. линии привязки ЦКП УС ПУ к СУС первичной сети общего пользования.

В результате комплексного объединения базовой сети пакетной передачи информации, на основе использования стандартизованных сетевых технологий и протоколов (Х.25, FR, и др.) и сетей пакетной радиосвязи на основе протокола АХ.25, появляется возможность функционирования гибридной (совмещенной) сети пакетной связи (см. рис.1). Она позволяет реализовать высокую устойчивость связи при обслуживании корреспондентов как в ближней (до 150 км), так и в дальней (более 1000 км) зонах. Кроме того, обеспечивает эффективное использование частотно-пространственного ресурса декаметрового диапазона.

Рис.1

Физическая структура гибридной сети связи с ППИ

 

Таким образом, физическая структура гибридной сети связи с ППИ может быть сформирована взаимноинтегрированной (совмещенной) радиопроводной системой, включающей сетевую радиокомпоненту и фиксированную проводную компоненты. Гибридные сети связи с ППИ открывают новые возможности взаимодействия, как для мобильных, так и для фиксированных пользователей, в условиях значительного их удаления друг от друга.

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.

3. Протоколы информационно-вычислительных сетей: Справочник / Под редакцией И.А. Мизина, А.П. Кулешова. М.: Радио и связь, 1990. 504 с.

4. Шахам Н., Уэсткотт Дж. Тенденции развития архитектуры и протоколов систем пакетной радиосвязи // ТИИЭР. 1987. Т.75, №1. С. 100-119.

 

к.т.н. О.К. Савицкий, В.А. Мешалкин, к.в.н. А.П. Сухотеплый
O. Savicky, V. Meshalkin, A. Suhoteply