Совершенствование и развитие сети подвижной связи ВС РФ
ВОЕННАЯ МЫСЛЬ № 9/2008, стр. 31-42
Совершенствование и развитие сети подвижной связи ВС РФ
Генерал-майор В.Ф. САМОХИН,
заместитель начальника Военной академии связи
по учебной и научной работе, кандидат военных наук
Полковник в отставке В.Н. ЛУКЬЯНЧИК,
старший научный сотрудник НИЦ ВАС, кандидат военных наук
Полковник O.K. САВИЦКИЙ,
начальник отдела НИЦ ВАС, кандидат технических наук
В СОВРЕМЕННЫХ условиях насыщенность армий ведущих стран мира новыми средствами вооруженной борьбы меняют характер современных операций и боевых действий войск. Их отличительными чертами стали значительный пространственный размах, сокрушительность ударов, высокая динамичность и маневренность. Об этом наглядно свидетельствует опыт войн и вооруженных конфликтов конца XX - начала XXI века в различных точках земного шара.
Проведение современных операций и боевых действий требует, особенно в условиях начального периода войны, большого количества перемещений войск и значительного по времени нахождения их пунктов управления (ПУ) в движении. Именно поэтому важнейшими направлениями в строительстве ВС РФ являются создание новых перспективных и совершенствование существующих систем управления, поиск новых подходов в организации связи.
В комплексе мероприятий по поддержанию требуемого уровня государственного и военного управления в Российской Федерации на одно из первых мест выдвигается задача технического переоснащения систем связи силовых министерств и ведомств.
В настоящее время ведутся работы по переоснащению системы связи ВС РФ на цифровые системы передачи на основе применения современных информационных и телекоммуникационных технологий, что несомненно приведет к структурным, топологическим и технологическим изменениям по построению линейной и узловой составляющих интегрированной цифровой системы связи.
Для организации сетей связи потребуется создание высокоскоростной интегрированной цифровой системы связи в составе транспортной сети и сетей доступа за счет цифровизации и внедрения современных телекоммуникационных технологий, позволяющих обеспечить своевременное и надлежащего уровня качества предоставление услуг служб электросвязи, определяемыми современными технологиями управления.
Важная роль отводится сети подвижной радиосвязи (СПРС), которая предоставляет мобильным абонентам возможность непрерывного и устойчивого обмена информацией при их нахождении в подвижных объектах (КШМ, бронеобъектах, автомобилях) или перемещении в пешем порядке.
В отличие от традиционно применяемых для этих целей сетей прямой (командной) радиосвязи СПРС позволяет на комплексной основе использовать в интересах мобильных абонентов возможности стационарных и полевых вторичных сетей дальней связи, а также многоканальных радиорелейных, спутниковых, тропосферных и проводных средств первичной сети.
Обладая качественно новыми способностями, СПРС предоставляют своим пользователям возможность непосредственного доступа к общему информационному пространству в любой точке обслуживаемой территории, которая формируется зонами электромагнитной доступности стационарных и подвижных базовых станций (БС).
В современных условиях практически все представители силового блока, формируя научно-техническую политику, уделяют достаточно серьезное внимание вопросам обеспечения подвижной радиосвязью своих абонентов, полагаясь, как правило, на собственные возможности при ее практической реализации. Следствием такого подхода является создание разнотипных ведомственных систем, которые не обеспечивают возможности их совместной эксплуатации. Это затрудняет оперативное взаимодействие мобильных формирований федеральных органов при совместном выполнении специальных мероприятий.
Эксплуатируемые на сегодняшний день СПРС характеризуются низкой тактико-технико-экономической эффективностью, поскольку уже не в полной мере удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям по перечню предоставляемых абонентам услуг, пропускной способности, времени установления соединения и другим потребительским свойствам.
Анализ эксплуатационно-технических характеристик существующих отечественных СПРС военного назначения показывает, что на сегодняшний день они не позволяют в полной мере реализовать потенциальные возможности данного вида связи по целому ряду причин.
Во-первых, стационарные и полевые компоненты СПРС не объединены в единую систему, что не позволяет устанавливать соединения с абонентами, местоположение которых априорно неизвестно.
Во-вторых, в региональной системе ввиду недостаточной ее раз-ветвленности чрезвычайно мал процент перекрытия зонами связи территории, в пределах которой функционируют ее потребители.
В-третьих, ограниченные технические возможности и относительно большие массогабаритные характеристики возимых и переносных спутниковых средств не позволяют обеспечить требуемую непрерывность связи с мобильными абонентами, а также создают определенные трудности в их эксплуатации.
В-четвертых, в настоящее время для доступа в различные вторичные сети используются разнотипные средства связи, что предопределяет необходимость наличия у абонентов нескольких терминальных устройств или ограничивает их возможности.
В современных условиях связь с подвижными объектами (ПО) в ВС РФ в основном организуется с использованием коротковолновых (KB) и ультракоротковолновых (УКВ) радиолиний прямой связи (по радиосетям и радионаправлениям).
Впервые практическое применение в полевом исполнении СПРС в ВС РФ получили в конце 80-х годов XX столетия, когда были разработаны новые аппаратные связи для общевойсковых соединений, в которых техническими средствами, обеспечивающими привязку ПО к сети связи общего пользования (ССОП), стали радиостанции Р-163-10В, Р-163-1В и аппаратура засекречивания.
Дальнейшие работы по совершенствованию отечественных систем подвижной связи были продолжены в Московской зоне связи, а также в ходе проведения контртеррористической операции на Северном Кавказе, где развернутая сеть на основе системы «Гранит-В» осуществляла покрытие территории в зоне действия объединенной группировки войск, что обеспечивало связь должностным лицам, находящимся в движении в условиях горной местности. На рис. 1 приведена структура многозоновой транкинговой сети связи.
Однако система подвижной радиосвязи «Гранит-В» работает только в аналоговом режиме и не позволяет обеспечить в полной мере безопасность и конфиденциальность ведения переговоров. Пропускная способность базовых станций и линий привязки низкая, время соединения абонентов между собой составляет от нескольких секунд до десятков секунд, устойчивость и надежность не отвечает требованиям.
Решение перечисленных проблем может быть обеспечено только за счет перевода существующих СПРС на качественно новую техническую платформу, реализованную на базе перспективных цифровых телекоммуникационных технологий, при условии постепенной, поэтапной интеграции эксплуатируемых ведомственных сетей в федеральную систему подвижной радиосвязи специального назначения (ФСПРС СН).
Это улучшит качество услуг, пропускную способность системы, обеспечит конфиденциальность передаваемой информации, повысит надежность системы и другие показатели.
На базе комплекса «Гранит-В» разработан модернизированный цифровой вариант Р- 169Ц («ЦИТРАН»), в котором предусмотрены стандартные сетевые процедуры, обеспечивающие обслуживание абонентов: аутентификация абонента, роуминг, приоритетный вызов, а также ряд других дополнительных услуг, которые позволяют эффективно реали-зовывать требования к СПРС специального назначения. К числу таких услуг относятся: одновременная передача речи и данных; переадресация вызова (условная, безусловная); конференц-связь; идентификация вызывающей стороны; речевые сообщения; возможность сквозного шифрования информации в соответствии с «Дифференцированными требованиями...» для СПРС «Гранит».
На основе комплекса «Цитран» могут развертываться однозоновые и многозоновые сети. Однозоновые сети целесообразно развертывать для обеспечения связи подвижных абонентов (ПА) на территории небольших гарнизонов, которые могут охватывать отдельные объекты, полигоны и прочее. Использование аппаратуры П-380К и комплекса технических средств (КТС) Р-169Ц позволит создавать распределенные коммутируемые сети связи специального назначения.
Наиболее привлекательным из цифровых стандартов транкинговой связи является стандарт TETRA, применяющий технологию множественного доступа с временным разделением (TDMA). Он является уникальным стандартом по предоставлению услуг абонентам, эффективен для организации сетей подвижной связи со значительной плотностью подвижных абонентов (ПА).
Стандарт TETRA разработан специально для создания надежной и гибкой цифровой транкинговой платформы для большого разнообразия решений при организации сетей профессиональной радиосвязи. Сеть стандарта TETRA позволяет взаимодействовать с существующими аналоговыми сетями стандарта МРТ-1327, а с помощью специального шлюза возможно создание единой транкинговой сети стандарта TETRA и МРТ-1327. В группы такой сети могут входить абоненты как аналоговых, так и цифровых стандартов, поскольку шлюз автоматически обеспечивает доведение вызовов до всех абонентов.
TETRA с самого начала разрабатывалась как транкинговая система, которая эффективно и экономично поддерживает совместное использование сети несколькими абонентскими группами, тем не менее сохраняя секретность и взаимную безопасность. Виртуальные сети внутри сети TETRA позволяют каждой группе подвижных абонентов работать независимо, но тем не менее пользоваться выгодами большой системы с высокими функциональными возможностями и эффективным использованием ресурсов (рис. 2).
Технология TETRA обеспечивает высокую степень защиты информации. Она включает шифрование речевого сигнала данных, сигнализации и личности пользователей.
Устанавливаются два механизма шифрования: шифрование интерфейса радиосигналов, которое шифрует радиоканал между терминалом и базовой станцией; шифрование «конец - конец» - для наиболее важных приложений, где требуется шифрование информации при передаче через систему на другой терминал.
Одним из наиболее важных достоинств TETRA является очень быстрое время установления связи (< 300 мс). При этом TETRA поддерживает и полудуплексный режим для эффективной групповой радиосвязи и дуплексный режим для индивидуальных вызовов телефонного типа.
Включенные в TETRA модернизированные функции группового вызова и циркулярного вызова отвечают требованиям наиболее важных пользовательских приложений. Несколько схем приоритетов вызовов гарантируют эффективное назначение ресурсов наиболее срочному трафику в сети.
В соответствии с принятой «Концепцией создания федеральной системы подвижной радиосвязи специального назначения» стандарт TETRA должен стать основным стандартом для ВС РФ и всех силовых структур.
На основании приказа министра обороны РФ «О создании на территории Российской Федерации федеральной сети подвижной связи» ведутся работы по созданию отечественного оборудования (аппаратуры) для развертывания сети подвижной радиосвязи стандарта TETRA (шифр «Тетрарус»). Разработками предусматривается максимальное использование отечественного программного обеспечения, отечественной элементной базы и аппаратуры шифрования.
Для внедрения TETRA как федерального стандарта России необходимо разработать общую концепцию, в которой должны быть решены все вопросы «стыковки» и взаимодействия с существующими стандартами федерального уровня и с сетями связи общего пользования, а также выделены полосы частот.
Использование аппаратуры П-380К и КТС Р-169Ц позволит создавать распределенные коммутируемые сети связи специального назначения.
Взаимосвязь систем «Тетрарус», «Цитран» с СПРС других силовых структур возможна на уровне шлюзов и совместно используемых протоколов.
Значительная территория Российской Федерации требует дифференцированного подхода к типажу и размещению оборудования на соответствующих стационарных объектах.
В оперативном звене управления, где площадь, занимаемая воинскими формированиями, является значительной, зона покрытия должна быть максимальной по площади и количеству подвижных абонентов для обеспечения повседневной деятельности войск и на особый период. На таких объектах, как правило, должны развертываться сети стандарта ТЕТРА русифицированного варианта «Тетрарус», имеющие аппаратуру шифрования и обеспечивающие доступ в систему при нагрузке 80 % не более 2-5 с, при этом время соединения абонентов (без набоpa номера) составляет 0,5-1,5 с. В сети обеспечивается автоматическое установление, ведение связи и поиск подвижных абонентов. При этом возможно ведение связи абонентских станций (АС) через базовую станцию (БС), а также непосредственно между АС (в режиме прямой связи - DMO). Кроме того, БС могут выполнять функции ретрансляторов. Особенностью современного оборудования является возможность доступа подвижных абонентов к ресурсу ССОП для информационного обмена с абонентами пунктов управления как на стоянке, так и в движении при нахождении в любом месте.
Современные комплексы имеют средства закрытой связи с отечественным алгоритмом шифрования, что позволяет обеспечивать абонентам ведение засекреченной связи. Скорость передачи на канал в зашифрованном режиме составляет: речь - 4,8 кбит/с, данных - 7,2 кбит/с.
Такие сети могут быть однозоновыми и многозоновыми при развертывании нескольких базовых станций.
Для развертывания СПРС отдельных соединений, частей, гарнизонов наиболее приемлемым решением будет комплекс Р-169Ц, который позволит обеспечить беспроводную связь должностным лицам как на месте, так и в движении.
Подводя итог перспективе развития СПРС ВС РФ, можно сделать вывод, что для стационарной составляющей цифровой системы связи (транспортной сети) наиболее приемлемым следует считать развертывание сети БС стандарта ТЕТРА с зонами электромагнитной доступности 10-50 км, а комплекс Р-169Ц может быть использован как в стационаре, так и при развертывании интегрированной цифровой полевой системы связи - ИЦПСС (рис. 3).
При этом отдельные зоны связи целесообразно создавать как перефе-рийные, БС которых замыкаются на переферийные центры коммутации (ПЦК), а затем соединяются с центрами коммутации подвижной связи (ЦКПС), развернутыми на стратегических направлениях (в регионах).
Таким образом, наличие режима непосредственной связи между абонентскими станциями, обеспечение всех видов вызовов и многообразие сервисных возможностей, мягкий режим перехода из зоны в зону, полноценный роуминг, аутентификация и шифрование обеспечит ССОП в оперативно-стратегическом, оперативном и тактическом звеньях управления необходимую устойчивость управления войсками (силами) при выполнении ими различных задач.
Дальнейшее развитие СПРС должно идти по пути совершенствования наземных комплексов технических средств и создания спутниковых СПРС, наращивания их мощности (емкости) при высокой эффективности использования частотного спектра и экономической эффективности; сокращения сроков развертывания сетей; расширения территориального охвата, освоения и исследования новых частотных диапазонов (1,7-2,2 ГГц), предоставления пользователям более широкого набора услуг, унификации оборудования на основе единых стандартов, создания единой СПРС с широким набором услуг для абонентов.
Стационарные наземные СПРС должны покрывать районы дислокации воинских частей, маршруты их возможного выдвижения по оперативному плану, территории военно-технических баз, учебных центров и других объектов. Для этого могут развертываться однозоновые или многозоновые сети транкинговой связи.
Спутниковые сети подвижной связи (СПС) охватывают значительные территории и являются многозоновыми, а по зонам покрытия являются глобальными и могут предоставлять услуги подвижным абонентам в мировом пространстве, обеспечивая связь военным базам, миротворческим силам, находящимся за пределами Российской Федерации. Основными видами спутниковых СПС являются низко- и высокоорбитальные сети (соответственно сети на низко- и высоко-орбитальных космических аппаратах - КА). Спутниковые СПС могут также использоваться на среднеорбитальных КА.
Наличие в подвижных объектах универсального оконечного оборудования позволит должностным лицам, находясь в зоне обслуживания (действия) наземной сети, работать через нее, а при выходе из зоны действия наземной сети пользоваться услугами спутниковой СПС.
Пользователи спутниковой СПС должны иметь возможность получать услуги связи при взаимодействии между собой, а также с пользователями сети телефонной связи общего пользования (ТфОП).
Уровень обслуживания пользователей спутниковой СПС должен по видам предоставляемых услуг соответствовать, а по качественным показателям предоставляемых услуг приближаться к уровню наземных СПРС. Для работы спутниковой СПС предполагается использовать радиочастоты L-, S- и Ка-диапазонов. Оконечное оборудование пользователей выполняется в виде портативного носимого (в форме телефонной трубки) и возимого устройства.
Наиболее полно требованиям сети подвижной связи удовлетворяют низкоорбитальные спутниковые СПС. Поэтому в качестве спутниковой СПС ВС РФ целесообразно использовать низкоорбитальную систему подвижной связи. Однако такое решение не исключает применения на начальном этапе создания СПС других типов спутниковых СПС, в частности систем с космическими аппаратами на высокоорбитальных (геостационарных и высокоэллиптических) орбитах.
Основные структурные составляющие спутниковой СПС - космический и наземный сегменты, обеспечивающие организацию инфраструктуры связи, которая включает первичную и вторичную сети, систему обеспечения функционирования спутниковой СПС, оконечное оборудование пользователей - ООП (рис. 4).
Космический сегмент спутниковой СПС содержит орбитальную группировку, характеризуемую числом входящих в нее КА, высотой и наклонением их орбит.
В таблице приведены характеристики космического сегмента для систем с низко- и высокоорбитальными КА.
Таблица
Характеристики космического сегмента для систем
с низко- и высокоорбитальными КА
Основными функциями КА являются участие в образовании каналов передачи между КА и элементами наземного сегмента спутниковой СПС и участие (совместно с элементами наземного сегмента) в определении местоположения пользователя.
Наземный сегмент спутниковой СПС содержит базовые земные станции (БЗС), центр управления связью и полетом (ЦУСП) и оконечное оборудование пользователей.
Первичная сеть спутниковой СПС представляет собой совокупность образуемых каналов передачи. В L-диапазоне частот образуются незакрепленные (с многостанционным доступом) каналы передачи между ООП и КА, используемые при организации доступа ООП ко вторичной сети и передаче сигналов информационных и адресных сообщений пользователей. В Ка-диапазоне частот образуются незакрепленные (с многостанционным доступом) каналы между БЗС и КА для передачи сигналов информационных и адресных сообщений и каналы между ЦУСП и КА (ЦУСП и БЗС) для передачи сигналов телеметрических, командных и других сообщений.
Вторичная (коммутируемая) сеть спутниковой СПС предназначена для организации коммутируемых соединений между ООП спутниковой СПС, между ООП спутниковой СПС и шлюзами организации взаимодействия спутниковой СПС с сетями связи общего пользования. В общем случае в состав вторичной сети входят узлы (центры) коммутации, средства организации связи при роуминге пользователей и шлюзы организации взаимодействия с сетями связи общего пользования.
С началом развертывания спутниковой СПС в каждой зоне обслуживания КА предполагается работа только одной БЗС, которая выполняет и основные функции КСС. В усовершенствованной системе по мере ввода в эксплуатацию новых БЗС в каждой зоне обслуживания КА потребуется ввод отдельной КСС, которая будет работать совместно с одной из назначенных БЗС. В состав КСС войдет КСКА соответствующего стандарта.
С целью максимального использования имеющегося у пользователей парка АС, разработанных по техническим требованиям ИНМАРСАТ, никаких дополнительных требований к ним при работе в спутниковой СПС на основе геостационарных КА предъявляться не будет. Однако при работе существующих АС через высокоэллиптические КА возможно появление некоторых дополнительных требований.
Терминалы пользователей (телефонные аппараты, установки передачи данных, телеграфные аппараты, факсимильные аппараты) должны удовлетворять требованиям соответствующих рекомендаций.
Должностным лицам, работающим по спутниковой СПС могут предоставляться следующие основные виды услуг: телефонная связь, передача данных, передача факсимильных сообщений (факсимиле), персональный радиовызов (пейджинг), определение местоположения подвижных станций.
Виды предоставляемых пользователям услуг в большей степени определяются типом выбранного ООП. В частности, многофункциональный ООП предоставляет несколько видов услуг, например телефонную связь, передачу данных (факсимильных сообщений) и установление местоположения пользователей.
Что касается услуг телефонной связи, то они могут предоставляться пользователям спутниковой СПС как на индивидуальной (с помощью индивидуального ООП), так и коллективной основе.
К дополнительным услугам спутниковой СПС относятся: запрет входящих (исходящих) вызовов; переадресация вызова при занятом пользователе; ожидание освобождения занятого пользователя и др.
Предоставление услуг пользователям спутниковой СПС основывается на использовании коммутируемых соединений, которые обеспечивают передачу сигналов указанных выше видов сообщений. Коэффициент ошибки в этих соединениях должен быть порядка 10~3-10 4. Требуемая более высокая достоверность передачи обеспечивается средствами ООП.
Виды услуг, предоставляемых спутниковой СПС России на начальном этапе ее создания, зависят от используемых типов подсистем связи и класса спутниковых АС.
Основными характеристиками качества обслуживания являются время установления соединения и коэффициент готовности. Время установления соединения определяется длительностью промежутка времени между моментами, когда абонент закончил набор номера и получил сигнал «Контроль посылки вызова» или «Занято». В сети ТфОП среднее время установления соединения составляет 4-17 с, предельное - 40 с. Максимальное время ожидания соединения с АС с момента поступления вызова из наземной сети не должно превышать 8 с. Таким образом, суммарное время установления соединения между абонентами наземной сети и абонентами спутниковой СПС должно находиться в пределах, предусмотренных для сети ТфОП.
Дальнейшее развитие и совершенствование СПРС ВС РФ должно идти по пути интеграции спутниковой СПС с наземными сетями (в первую очередь с наиболее развитой сетью ТфОП). В более отдаленной перспективе предусматривается: дальнейшее усовершенствование протоколов многостанционного доступа, методов модуляции/кодирования, аппаратуры наземного сегмента; разработка и запуск новых поколений геостационарных и низкоорбитальных КА; разработка и применение адаптированных алгоритмов кодирования сигналов; создание новых поколений БС и АС.
