CC BY
193
МОНИТОРИНГОВЫЕ СИСТЕМЫ
АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ДЕКАМЕТРОВЫХ РАДИОЛИНИЙ
Жолдасов Е.С., к.т.н., доцент, Военная академия связи, [email protected] Жуков Г.А., к.т.н., доцент, ОАО «Интелтех», [email protected] Фатюхин И.Н., ОАО «Интелтех», [email protected] Будко Н.П., Северо-Кавказского Федерального университета, [email protected]
Ключевые слова:
радиолиния, аппаратно-программный комплекс, технический контроль, радиосеть, мониторинг.
АННОТАЦИЯ
Несмотря на бурное развитие в последние годы средств спутниковой, тропосферной и радиорелейной связи, радиосвязь в диапазонах декаметровых и сверхдлинных волн продолжает сохранять важное значение в обеспечении оперативного и устойчивого управления в различных условиях обстановки. В связи с этим весьма актуальными является разработка методов и средств повышения эффективности функционирования и контроля сетей радиосвязи, к числу которых относятся создание систем мониторинга работы радиоцентров и отдельных радиосредств. Целью статьи является обоснование разработки промышленной технологии создания аппаратно-программного комплекса технического контроля радиолиний в интересах создания опытного образца. Предлагается без существенного увеличения аппаратурного ресурса решить проблему непрерывного и полного контроля радиосетей и радиолиний декаметрового диапазона за счет использования на узлах технического контроля многоканального перепрограммируемого ра-диоприемного устройства и унифицированной малогабаритной широкодиапазонной антенной системы. Разрабатываемая технология позволит: обеспечить полный охват непрерывным радиоконтролем действующих радиолиний; обеспечить возможность определения технического состояния радиоцентров и отдельных радиосредств в режиме on-line без больших аппаратных затрат; повысить дисциплину радиообмена в радиолиниях (радиосетях) за счет своевременного выявления нарушений установленного режима работы радиосредств по основным элементам потенциала радиолинии (энергетическому, временному, пространственному и частотному), выявления нарушений норм технической эксплуатации радиопередающих устройств по демаскирующим оперативно-тактическим (опознавательным и демаскирующим) и техническим (групповым и индивидуальным) признакам радиообмена, а также оперативного принятия мер по пресечению нарушений правил ведения радиосвязи; сократить количество обученного контролирующего персонала; обеспечить управление способами контроля и достаточность скважности контроля; существенно снизить расходы на эксплуатацию и контроль базовых радиолиний; уменьшить площади антенных полей и объемы антенно-фидерных устройств; осуществлять оперативное управление радиолиниями и маневр частотным ресурсом в сложной помеховой обстановке; существенно сократить время, отводимое на анализ и определение уровня деградации радиосети в условиях чрезвычайной обстановки, а также повысить оперативность в принятии решения на управляющее воздействие.
MONITORING SYSTEMS
US
RESEARCH
Введение
Несмотря на бурное развитие в последние годы средств спутниковой, тропосферной и радиорелейной связи, радиосвязь в диапазонах декаметровых (ДКМВ) и сверхдлинных (СДВ) волн продолжает сохранять важное значение в обеспечении оперативного и устойчивого управления силами специального назначения на суше и в море. Такие отличительные особенности, как высокая мобильность, гибкость, обеспечение прямых связей на любые расстояния при минимальных затратах сил и средств делают ДКМВ радиосвязь незаменимой практически во всех условиях обстановки, а СДВ-связь с глубокопогружен-ными подводными объектами пока безальтернативна. Условия функционирования и принципы построения существующих сетей радиосвязи показывают, что имеется 9яд п9ичин, ведущих к снижению их эффективности по такому основному показателю, как ве9оятность совев9еменной пе9едачи сообщений с досто-ве9ностью не хуже заданной [1]. Такими причинами являются:
- достаточно высокая подверженность среды распространения радиоволн (РРВ) влиянию регулярных и нерегулярных изменений;
- доступность частотного ресурса преднамеренным воздействиям;
низкая разведзащищенность радиолиний;
значительная загрузка декаметрового диапазона радиоволн
случайными помехами;
большая инерционность подсистемы управления в сети радиосвязи, выражающаяся в медленной реакции радиосети на поступившую заявку при передаче сообщения и ее реализации и т.д.
Кроме того, в условиях чрезвычайной ситуации радиосредства могут быть выведены из строя из-за воздействия агрессивной внешней среды. В связи с этим весьма актуальными является разработка методов и средств повышения эффективности функционирования и контроля сетей радиосвязи, к числу которых относятся создание систем мониторинга как работы радиоцентров в целом, так и отдельных радиосредств с целью контроля всех доступных диапазонов радиоволн в режиме on-line. Это фактически позволяет вести оперативный контроль состояния структуры сети радиосвязи в различных условиях обстановки и состояния среды РРВ.
Демаскирующие признаки функционирования радиолиний и радиосетей неизбежны и связаны, прежде всего, с уходом параметров передающих радиосредств за пределы эксплуатационных допусков, нарушением правил ведения радиообмена, перемещением подвижных абонентов в пространстве, увеличением количества работающих радиолиний, изменением временных режимов работы радиопередающих устройств и др. [2]. Однако, данные изменения не должны отразится на работе радиосетей различных звеньев управления, контролируемых стационарными и мобильными узлами технического контроля (УТК).
Постановка задачи
Исходя из этого, задача УТК различных звеньев управления в повсе-дневной жизни и в угрожаемый период в части выявления демаскирующих признаков деятельности радиолиний ДКМВ заключается в сборе объектив-ные данные о техническом состоянии радиосредств и соблюдении дисциплины радиосвязи в действующих радиолиниях. Это предполагает постоянное ведение на УТК, так называемых, «радиопортретов» контролируемых объектов, на которых отражаются значения повседневных параметров работы радиолиний с последующим нанесением на них параметров работы этих радиолиний при выполнении оперативных мероприятий. Безусловно, «радиопортрет» контр-
олируемых объектов должен отражать не только оперативно-тактические, но и технические демаскирующие признаки, как типовые (групповые), так и индивидуальные.
Целью статьи является обоснование разработки промышленной тех-нологии создания аппаратно-программного комплекса технического кон-троля (АПК-ТК) в интересах создания опытного образца с учетом состава и структуры построения подразделений радиоконтроля.
Предложения к разработке промышленной технологии
В настоящее время на УТК в зависимости от выделенных ему сил и средств могут использоваться следующие методы и способы радиоконтроля [3]: метод узлового контроля; метод внешнего контроля; непрерывный способ контроля; периодический способ контроля; способ полного контроля; способ выборочного контроля. Однако при изменении оперативной обстановки наблюдается рост трафика и увеличение количества радиосетей и радиолиний. Причем далеко не все УТК располагают достаточным техническим ресурсом и подготовленным персоналом осуществлять непрерывный и полный контроль всех участников радиообмена. При этом зачастую контроль ограничивается периодическим и выборочным способом.
Предлагается без существенного увеличения аппаратурного ресурса решить проблему непрерывного и полного контроля радиосетей и радиолиний ДКМВ за счет использования на УТК многоканального перепрограммируемого радиоприемного устройства и унифицированной малогабаритной широкодиапазонной антенной системы, макет которых разработан ОАО «Интелтех», совместно с Военной академией связи.
Отсутствие же достаточного количества сил (обученного контролирующего персонала) можно заменить внедрением средств автоматизации в решении задач радиоконтроля в части выявления опознавательных признаков утечки информации при контроле режимов работы радиолиний, правил установления и ведения радиообмена, построения радиограмм, что в настоящее время достаточно хорошо алгоритмировано и формализовано.
Для достижения поставленной цели необходимо решить задачу по разработке промышленной технологии и унифицированных технических решений, позволяющих создать АПК-ТК радиолиний, в том числе разработать:
структуру объектов контроля, определяемую перечнем конкретных радиолиний (радиосетей, радионаправлений) систем (комплексов) и средств связи, безопасность использования которых контролируется УТК;
методы и способы радиоконтроля, обусловленные структурой объектов контроля, требованиями руководств, инструкций, распоряжений по вопросам организации и обеспечения дисциплины радиосвязи, мер радиомаскировки, соблюдения установленного режима работы и технических норм на параметры аппаратуры и средства связи, своевременного принятия мер по пресечению нарушений в их использовании; базовые решения системы математического моделирования и поддержки принятия решения для различных вариантов применения предлагаемого аппаратно-программного комплекса; многоканальное устройство контрольного приема и обработки сообщений в структуре базовых коротковолновых (КВ) и СДВ-радиолиний;
методику определения факта функционирования как радиоцентров так и отдельных радиосредств по контрольному приему сообщений, передаваемых в соответствии с действующим частотно-временным расписанием;
методы сбора и доведения данных мониторинга о состоянии
His
RESEARCH
МОНИТОРИНГОВЫЕ СИСТЕМЫ
объектов контроля в условиях чрезвычайной ситуации от УТК различных звеньев управления;
протокольный формат сообщения от УТК всех звеньев управления снизу вверх, а также для взаимодействия равнозначных УТК между собой с целью информационного обеспечения лиц, принимающих решение;
шаблон рабочей карты начальника УТК с нанесением группировки радиосредств, обеспечивающих работу контролируемых радиолиний;
шаблон схем связи, отражающих информационные направления (ра-диолинии), виды связи и перечень обеспечивающих средств, которые должны контролироваться заданным УТК; шаблоны справочных документов, формируемых в различных условиях обстановки и содержащие сведения (данные) для подготовки и принятия решений на организацию контроля в виде таблиц, графиков, схем, справок и др.;
рабочую конструкторскую документацию, программную документацию и технологическую документацию для изготовления опытных образцов АПК-ТК различных звеньев управления. Актуальность и новизна разработки Актуальность и новизна работы заключаются в том, что разрабатываемая технология позволит:
обеспечить полный охват непрерывным радиоконтролем действующих радиолиний (радиосетей и радионаправлений) за счет использования многоканального широкополосного перепрограммируемого радиоприемного устройства (см. рис. 1);
автоматизировать процесс выявления нарушений правил ведения ра-диосвязи и сократить количество обученного контролирующего персонала УТК;
обеспечить возможность определения технического состояния радио-центров и отдельных радиосредств в режиме on-line без больших аппаратных затрат;
повысить уровень и дисциплину радиообмена в радиолиниях (радионаправлениях, радиосетях) ДКМВ за счет своевременного выявления нарушений установленного режима работы радиосредств по основным элементам потенциала радиолинии (энергетическому, временному, пространственному и частотному), выявления нарушений норм технической эксплуатации радиопередающих устройств по демаскирующим оперативно-тактическим (опознавательным и демаскирующим) и техническим (групповым и индивидуальным) признакам радиообмена, а также оперативного принятия мер по пресечению нарушений правил ведения радиосвязи;
обеспечить лицо, принимающее решение информацией по управлению способами контроля или достаточности скважности контроля;
существенно уменьшить расходы на эксплуатацию и контроль (мони-торинг) базовых радиолиний за счет использования многоканального устройства контрольного приема и автоматизации контроля;
существенно снизить площади антенных полей и объемы антенно-фидерных устройств за счет использования унифицированной малогабаритной широкодиапазонной антенной системы (см. рис. 2);
осуществлять оперативное управление радиолиниями и маневр частотным ресурсом в сложной помеховой обстановке;
осуществлять контроль всех доступных диапазонов радиоволн в интересах радиоэлектронного противодействия;
существенно снизить энергопотребления УТК без уменьшения охвата контролируемых диапазонов за счет использования многоканального устройства контрольного приема и малогабаритной антенной системы;
поддерживать в режиме on-line в актуальном состоянии ком-
(ШЦЙИ|Г !
Рисунок 5 - Внешний вид действующего макета многоканального радиоприемного устройства, построенного на SDR-технологиях (в составе аппаратно-программного комплекса)
Рисунок 6 - Внешний вид широкодиапазонной антенны
плекты совместимых рабочих частот радиосредств группировки сил при измене-нии условий электромагнитной совместимости и помеховой обстановки в регионе;
автоматизировать разработку рабочей карты начальника УТК, схемы связи, а также справочных документов, содержащих сведения (данные) для подготовки и принятия решений на организацию контроля в виде таблиц, графиков, схем, справок и т.п.;
существенно сократить время, отводимое на анализ и определение уровня деградации радиосети в условиях чрезвычайной обстановки, а также повысить оперативность в принятии решения на управляющее воздействие.
В результате выполнения работ должна быть разработана промышленная технология создания АПК-ТК, обеспечивающая: повышение дисциплины радиообмена на радиолиниях (радиосетях, в радионаправлениях) ДКМВ;
увеличение объема проводимого непрерывного и полного радио-контроля, повышение его объективности и действенности;
реализацию алгоритма радиоконтроля и мониторинга градиента изменения суммарного уровня сигналов и преднамеренных помех в КВ и СДВ диапазонах волн на радиоцентрах;
поддержку принятия решения для различных вариантов применения АПК-ТК всех звеньев управления;
определение факта функционирования радиоцентров и отдельных радиосредств ДКМВ по контрольному приему сообщений, передаваемых в соответствие с действующим частотно-временным расписанием;
сбор и доведение до лица, принимающего решение данных мониторинга технического состояния отдельных радиосредств и радиоцентров ДКМВ.
Технико-экономический эффект Таким образом, предлагаемая к разработке технология позволит:
повысить уровень радиоконтроля на радиолиниях (радиосетях, в радионаправлениях);
обеспечить снижение степени неопределенности о состоянии системы управления (ее узлов связи и радиоцентров) за счет проведения мониторинга в реальном масштабе времени;
добиться непрерывного радиоконтроля всех радиолиний (радиосетей, радионаправлений) с полным охватом корреспондентов;
автоматизировать процесс выявления нарушений правил
MONITORING SYSTEMS
us
RESEARCH
ведения ра-диообмена;
уменьшить инерционность системы радиоконтроля и др. Все это способствует обеспечению достижения высоких требований по непрерывности, целенаправленности, объективности и действенности радиоконтроля в радиолиниях (радиосетях, в радионаправлениях) ДКМВ.
Экономический эффект определяется: значительным снижением затрат на эксплуатацию и контроль (мониторинг) базовых радиолиний ДКМВ за счет использования многоканального устройства контрольного приема и обработки сообщений, а также унифицированной широкодиапазонной антенной системы;
возможностью размещения составных частей АПК-ТК на су-ществую-щих стационарных и мобильных УТК и радиоцентрах;
существенным снижением энергопотребления УТК без уменьшения объема решаемых задач;
компенсацией недостающего обученного персонала УТК внедрением автоматизации в решении хорошо формализованных задач контроля режимов работы радиолиний, правил установления и ведения радиообмена.
Заключение
В настоящее время в мире неуклонно растет интерес к системам сете-центрического управления [4], интеллектуальным системам поддержки принятия решения, эффективность которых напрямую зависит от инфраструктурных принципов построения, уровня развития и состояния систем управления, контроля
HARDWARE-SOFTWARE COMPLEX OF TECHNICAL CONTROL OF DECAMETER RADIO LINES
Joldasov E. , Ph.D, associate professor, Military Academy of communication, [email protected]
Zhukov G., Ph.D, associate professor, Open Society «Intelteh», [email protected]
Fatiuhin I., Open Society «Intelteh», [email protected] Budko N., North-Caucasian Federal university, [email protected]
Abstract
Despite rapid development in recent years means of satellite, tropospheric and radio relay communication, the radio communication in the ranges of decameter and superlong waves continues to keep importance in ensuring op-erational and steady management in various conditions of a situation. In this regard development of methods and means of increase of efficiency of functioning and control of networks of a radio communication which creation of systems of monitoring of work of the radio centers and separate radio means are among is very actual. The purpose of article is justification of development of industrial technology of creation of a hardware-software complex of technical control of radio lines in interests of creation of a prototype. It is offered without essential increase in a hardware resource to solve a problem of continuous and complete control of radio networks and radio lines of decameter range due to use on knots of technical control of the multichannel reprogrammable radio-receiving device and the unified small-sized wide range antenna system. The developed technology will allow: to provide full coverage by continuous radio control of operating radio lines; to provide possibility of definition of technical condition of the radio centers and separate radio means in the on-line mode without big hardware expenses; to increase discipline of a radio exchange in radio lines (radio networks) due to timely identification of violations of the established operating mode of radio means on basic elements of capacity of the radio line (power, temporary, spatial and frequency), identifications of violations of
и мониторинга телекоммуникационных компонент, включая и радиолинии ДКМВ. Предлагаемая к разработке технология аппаратно-программных комплексов технического контроля декаметровых радиолиний позволит решать задачи мониторинга реального масштаба времени в автоматизированном или автоматическом режимах в интересах обеспечения принципов сетецентрического управления на основе формируемого сегодня единого информационного пространства России [5].
Литература
1. Будко П.А., Управление ресурсами информационно-теле-коммуника-ционных систем. Методы оптимизации. - СПб.: ВАС, 2012. - 512 с.
2. Горбенко С.И., Булгаков О.Ю., Федоренко В.В. и др. Учебник специалиста войск связи. Книга 1. Радиосвязь. - Ставрополь: ФРВИРВ, 2001. - 502 с.
3. Исаков Е.Е. Устойчивость военной связи в условиях инфор-мацион-ного противоборства. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. - 400 с.
4. Паршин С., Кожанов Ю. Концепции сетецентрического боевого управления ВС США, Великобритании и ОВС НАТО. Общее и различия. // Зарубежное военное обозрение, 2010. №4. - С. 7-10.
5. Будко П.А., Чихачев А.В., Баринов М.А., Винограденко А.М. Принципы организации и планирования сильносвязной телекоммуникационной среды сил специального назначения. // Т-Соот - Телекоммуникации и транспорт, 2013. №6. - С. 8-12.
norms of technical operation of the radio-transmitting devices on unmasking operational and tactical (identification and unmasking) and technical (group and individual) to radio exchange signs, and also expeditious taking measures to suppression of violations of the rules of maintaining a radio communication; to reduce number of the trained controlling personnel; to provide management of ways of control and sufficiency of porosity of control; it is essential to cut expenses on operation and control of basic radio lines; to reduce the areas of antenna fields and volumes of antenna-feeder devices; to exercise operational control of radio lines and maneuver by a frequency resource in a difficult interfering situation; it is essential to reduce time allowed for the analysis and definition of level of degradation of a radio network in the conditions of an extraordinary situation, and also to increase efficiency in decision-making on operating influence.
Keywords: radio line, hardware-software complex, technical control, radio network, monitoring.
References
1. Budko P, 2012, 'Resource management of information and telecommunication systems. Optimization methods', St. Petersburg, 512 p.
2. Gorbenko S & Bulgakov O, etc., 2001, 'Textbook of the specialist of armies of communication', Book 1, Radio communication, Stavropol, FRVIRV, 502 p.
3. Isakov E, 2009, 'Ustoychivost of military communication in the conditions of information antagonism', St. Petersburg, Publishing house Politekhn. un-that, 400 p.
4. Parshin S & Kozhanov Yu, 2010, 'Concepts of network-centric fighting management of VS of the USA, Great Britain and OVS NATO. The general and distinctions', Foreign military review, No. 4, pp. 7-10.
5. Budko P, Chikhachev A, Barinov M & Vinogradenko A,2013, 'Principles of the organization and planning of the silnosvyazny telecommunication environment of forces of a special purpose', T-Coom - Telecommunications and transport, No. 6, pp. 8-12.
