Профессиональные системы радиосвязи ОВЧ-диапазона

Парк радиооборудования типа “Ангстрем”, ”Виола”, ”Маяк”, ”Сапфир”, ”Пальма”, ”Лен” - морально и физически устарел. Большей частью устаревшее оборудование заменяется современным оборудованием известных иностранных фирм: STANDART, MOTOROLA, KENWOOD, VERTEX YAESU, ALINCO и др.

Поставка радиостанций и аксессуаров к ним для нужд МВД осуществляется по следующим направлениям:

- недорогих, надежных радиостанций (носимых, автомобильных и стационарных) для массового использования личным составом;

- радиостанций с возможностью выхода в телефонные линии для командного состава;

- профессиональных радиостанций, отвечающих требованиям военных стандартов по удароустойчивости, пылевлагозащищенности, для силовых подразделений специального назначения;

- ретрансляторов (дуплексных, полудуплексных, симплексных).

Учитывая, что с 1993 года централизованная поставка средств связи в системе МВД России была нарушена, следует внимательно подходить к вопросу приобретения импортных средств радиосвязи. Так, в период с 1993 г. по 1995 г. некоторые службы и подразделения органов внутренних дел закупали радиостанции с техническими параметрами, не соответствующими стандартам электромагнитной совместимости, что в итоге привело к ухудшению электромагнитной обстановки в ряде регионов.

Кроме техники связи, поставляемой на российский рынок зарубежными производителями, в настоящее время заслуживают внимания и современные отечественные средства радиосвязи. Результатом совместной разработки НПК “РИТМ” (г. Краснодар) и ГУ НПО “Спецтехника и связь” МВД РФ явились цифроаналоговые радиостанции серий ”РИТМ”, “РУНО”.

Особенностью данных радиостанций является применение в них цифрового сигнального процессора. Использование сигнального процессора позволило получить качественно новое по тактико-техническим характеристикам и функциональным возможностям средство связи. По сравнению с традиционными аналоговыми средствами радиосвязи новые радиостанции существенно выигрывают по массогабаритным параметрам, надежности, гибкости управления, функциональным возможностям и стоимости.

Изготовляемые компанией “РИТМ” радиостанции представляют собой законченную систему радиосвязи, полностью совместимую с существующим парком аналоговых радиостанций и дополнительно имеющую цифровой режим работы. Важным преимуществом радиостанций является их легкость адаптации под любые системы радиосвязи различного применения и конфигурации.

Основные возможности современных радиостанций:

- цифровой режим позволяет обеспечить высокую степень защиты передаваемой информации;

- цифровая кодовая идентификация, применяемая в этих радиостанциях при радиообмене, позволяет диспетчеру радиосети определять персональный номер каждой радиостанции (а по нему - регион, службу и группу, в которой работает абонент), оперативно менять трафик и разделение абонентов на группы или переключать абонентов на другой режим работы. При возникновении ситуации несанкционированного входа в радиосеть есть возможность отключить такую радиостанцию;

- использование радиостанций как радиомодемы для передачи компьютерных данных;

- в аналоговом режиме программно реализованы различные типы аналоговых маскираторов речи (инверсия, смещенная инверсия, двухполосная инверсия спектра), кодеры и декодеры сигналов адресной связи СТСSS (тональный вызов) и DTMF (цифровой вызов);

- возможность изменения параметров НЧ-тракта (наличие частотной коррекции, изменяемая ширина полосы пропускания на приеме, режим уменьшения шумов при срабатывании шумоподавителя);

- режим работы со стандартным аналоговым телефонным интерфейсом;

- устройство управления выходом в режим “Передача” голосом (VOX) в портативной радиостанции;

- четыре типа сканирования;

- готовность к работе в системах транковой радиосвязи.

Модернизация радиостанции (новый алгоритм обработки сигнала, новый тип маскиратора речи, новый протокол обмена в системе радиосвязи и др.) не потребует аппаратной замены ее модулей - достаточно обновить программное обеспечение сигнального процессора.

Кроме НПО “РИТМ”, подобные цифроаналоговые радиостанции выпускает Новосибирское ЗАО “ЭЛЕКТРОСИГНАЛ” (радиостанции серии “АЛЬФА”). Особенностью радиостанций данной серии является наличие режима цифрового криптомаскирования с числом ключей 10⁸, режим аналоговых маскираторов отсутствует.

Для справки ниже приведены тактико-технические характеристики возимых радиостанций “РИТМ-АЦ” и “АЛЬФА-22В”.

Транковые системы радиосвязи

Начиная с 1993 года, в органах внутренних дел стали использоваться системы радиосвязи с многостанционным доступом (транковые системы).

Анализ тактико - технических характеристик различных систем транкинговой радиосвязи, проведенный специалистами НИИСТ МВД России5, позволяет сделать вывод, что не все системы, предлагаемые на рынке России пригодны для решения задач по организации связи ОВД.

Первым было применение в диапазонах 450 - 453 и 460 - 463 МГц псевдотранковых систем радиотелефонной связи “СмарТранк”, что объяснялось их относительно низкой стоимостью и отсутствием возможности использования более сложных транковых систем связи. Системы “СмарТранк” на определенный период выполнили свои задачи, обеспечив связь между радиоабонентами и абонентами телефонной сети, индивидуальный, групповой, приоритетный и аварийный вызовы и т.п. Однако ряд недостатков их тактико-технических характеристик не позволил в полной мере реализовать преимущества, свойственные другим, более сложным транковым системам. Сегодня ясно, что внедрение систем “СмарТранк” в городах России бесперспективно. Их можно использовать в сельских районах, где имеются проблемы телефонизации и свободный частотный ресурс.

Система MultiNet имеет весьма ограниченные возможности по построению действительно многозоновых систем. Максимально возможное количество каналов всего 30, а количество абонентов не превышает 8000. Кроме того, при построении многозоновой системы MultiNet ее стоимость вплотную приближается к стоимости продвинутых реализаций протокола MPT 1327 (например, AccessNet или ActioNet), возможности которых по предоставляемым функциям, возможной архитектуре и топологии системы значительно выше.

Система "СтартСайт" не позволяет обеспечить организацию многосайтового транкинга.

Системы типа SmartZone, SmartNet, EDACS, APCO 25 и TETRA полностью отвечают требованиям, предъявляемым к транкинговым системам в ОВД и с технической точки зрения могут быть рекомендованы для создания перспективной системы подвижной радиосвязи. Однако нетрудно заметить ряд объективных причин, которые существенно сдерживают широкое применение данной техники в России.

Системы TETRA и APCO 25 несомненно являются передовым достижением инженерной мысли в области транкинговой радиосвязи для правоохранительных органов. Однако оценка приблизительной стоимости данных систем показывает, что использовать данное оборудование для решения поставленной задачи не представляется возможным. ОВД не располагают и в обозримом будущем не будут располагать финансовыми средствами, необходимыми для создания и дальнейшего обслуживания систем такого класса.

Системы EDACS, SmartZone, SmartNet по своим возможностям уступают TETRA и APCO 25, однако вполне могут быть использованы для создания перспективной системы. Более того, возможности систем SmartZone и EDACS значительно шире предъявляемых требований. А способность системы EDACS обеспечить режим цифровой передачи информации со скоростью 9.6 кбит/с позволяет рассматривать ее, как единственную систему, позволяющую в настоящий момент реально решить задачи гарантированного закрытия радиоканала от несанкционированного доступа и организации сетей передачи данных на подвижные объекты. Серьезным препятствием для внедрения указанных систем является закрытость протоколов, положенных в основу их программного обеспечения. Это обстоятельство превращает производителя оборудования в монополиста, что может отрицательно сказаться на дальнейшем развитии системы и обслуживании радиоаппаратуры. Монополия производителя определяет высокие цены на оборудование, ремонтные комплекты, оказываемые услуги по развертыванию и дальнейшей модернизации системы. Именно поэтому системы данного класса не нашли широкого применения в России. Кроме того, использование подобных полностью закрытых систем в ОВД и других силовых структурах может, при определенных обстоятельствах, отрицательно сказаться на безопасности государства.

Учитывая изложенное, хорошей альтернативой являются системы транкинговой радиосвязи, использующие протокол МРТ1327 и LTR. По своим техническим возможностям данные системы уступают системам SmartZone и EDACS. В первую очередь это относится к оперативности установления радиосвязи при работе в многосайтовом режиме, так как скорость передачи данных в управляющем канале составляет 1200 бит/с.

Однако по стоимостным характеристикам системы протокола МРТ1327 и LTR существенно превосходят SmartZone и EDACS. Протоколы МРТ1327 и LTR являются открытыми, что позволяет иметь большое количество производителей абонентского оборудования, конкуренция между которыми привела к формированию умеренных цен. Открытый протокол дает возможность не только организовать производство этой техники в России, но и осуществлять в дальнейшем ее модернизацию для стыковки с отечественными каналами связи и дополнительными сервисными устройствами. Системы МРТ1327 и LTR нашли широкое распространение за рубежом и в настоящее время накоплен значительный положительный опыт их эксплуатации, в процессе которой отработаны многие технические и организационные вопросы, связанные с их применением и функционированием. Не случайно Министерство связи России рекомендовало системы МРТ1327 для использования на территории нашей страны.

Кроме того, протокол MPT1327 хорошо ориентирован на предоставление услуг связи коммерческим организациям и частным лицам. В условиях, когда в ОВД широко используются обычные (нетранковые) системы радиосвязи и имеется большой парк радиостанций двухчастотного симплекса, в быстром переходе всех служб на транкинг нет необходимости. Данное обстоятельство позволяет предоставлять часть ресурса запускаемых в эксплуатацию транкинговых систем сторонним организациям на взаимовыгодных условиях. Этому способствует возможность организации виртуальных сетей в рамках одной системы протокола MPT1327. Полученные финансовые средства могут быть направлены на развитие ведомственной системы связи.

Существует множество разновидностей систем протокола МРТ1327, однако наиболее совершенной является система AccessNet германской фирмы Rohde&Schwarz. Она позволяет работать в режиме цифровой передачи речи и данных, организовывать многосайтовые системы произвольной конфигурации, использовать в качестве управляющего канала до четырех информационных с общей скоростью передачи данных 4 800 бит/с, что существенно повышает оперативность установления связи при работе в многосайтовом режиме.

Для обеспечения спецмероприятий в районах чрезвычайных происшествий, где необходима временная организация связи (например, в районах стихийных бедствий, техногенных катастроф, массовых беспорядков и т.п.), возможно использование быстроразворачиваемых комплексов транкинговой радиосвязи AccessNet типа AccessNet-Contact. Указанные комплексы выполнены в виде единого блока размером 633х530х580 мм и представляют собой полный комплект базового оборудования (контроллер MMX-4plus с четырьмя интерфейсными картами LIA-400, базовая станция ND-953 с гибридным комбайнером и приемной распредпанелью, базовое программное обеспечение и модуль графического интерфейса для управления системой) четырехканальной транкинговой системы AccessNet. При этом мощность подводимая к антенне - 10 Вт, а минимальный канальный разнос составляет всего 25 кГц. Комплекс может устанавливаться в автомобиль и использоваться в качестве мобильной базовой станции транкинговой сети. Контроллер системы имеет 4 свободных слота для установки дополнительных интерфейсных карт (LIA или PIA), то есть система может работать как периферийный сайт многосайтовой системы с возможностью выхода в телефонную сеть.

 ñëó÷àÿõ, êîãäà òðàíêèíãîâàÿ ðàäèîñåòü ðàçâîðà÷èâàåòñÿ â îñíîâíîì äëÿ îðãàíèçàöèè îïåðàòèâíîé ñâÿçè, è òåëåôîííûé òðàôèê ñîñòàâëÿåò íåáîëüøóþ ÷àñòü îò îáùåãî íàãðóçêè íà ñåòü, ñëåäóåò èñïîëüçîâàòü ñèñòåìû ïðîòîêîëà LTR, хорошо зарекомендовавшие себя в период проведения операций в Чеченской Республике. Последняя версия данных систем – система FASTNet, предлагаемая фирмой Зитрон, отличается весьма привлекательными ценами и позволяет реализовать многосайтовый транкинг, чего в предыдущих версиях не было.

Учитывая изложенное, представляется целесообразным в качестве базового оборудования для перспективной системы транкинговой радиосвязи региональных УВД рекомендовать оборудование системы AccessNet и FASTNet. Это позволит существенно сэкономить затраты на приобретение оборудования на первом этапе развития системы, задействовать научно-технический потенциал НИИ спецтехники, которому поручено осуществлять научно-методическую поддержку и оказывать практическую помощь ОВД в процессе внедрения данных систем, а в дальнейшем организовать сервисный центр по их обслуживанию.

Вместе с тем, анализ тенденций развития систем подвижной радиосвязи в России показывает, что в настоящее время во многих регионах имеются серьезные предпосылки к созданию единых транкинговых систем в интересах коммерческих структур и органов государственной власти на базе аппаратуры различных производителей, в том числе систем SmartNet-SmartZone[5], EDACS и других. Очевидно, что в данном случае было бы неразумным выделять систему связи ОВД в отдельную автономную единицу и тратить финансовые средства на создание собственной инфраструктуры. Рациональнее принять участие в создании объединенной системы на условиях, выгодных для органов внутренних дел. При этом экономия финансовых средств на создание системы может оказаться важнее технических аспектов, связанных с закрытостью протоколов.

Пейджинговая связь

Для решения задач оповещения, передачи текстовых сигналов управления и взаимодействия с отображением их на дисплее пейджера целесообразно развертывание системы персонального и группового вызова по радиоканалу с присвоением сквозной частоты для органов внутренних дел и внутренних войск на всей территории России. Многие службы и подразделения пользуются услугами пейджинговой связи, предоставляемыми различными фирмами. Вместе с тем экономические расчеты показывают, что при определенном количестве оповещаемых абонентов целесообразно создавать собственную систему.

В настоящее время для организации широкомасштабных систем персонального радиовызова используются три основных типа протоколов пейджинговой связи: POCSAG, FLEX, ERMES. Сравнительный анализ этих протоколов, выполненный специалистами ГУ НПО “Спецтехника и связь”[6] показывает, что наиболее совершенным является протокол FLEX, и его предлагается использовать в качестве базового протокола при создании единой пейджинговой системы связи органов внутренних дел с роумингом по территории России. Для интеграции действующих в ОВД сетей пейджинговой связи, использующих протокол POCSAG, в единую систему предлагается использовать специальную аппаратуру.

Применение протокола FLEX весьма перспективно при использовании пейджинговых систем, находящихся в ведении органов внутренних дел, для предоставления услуг связи населению и другим пользователям связи в коммерческих целях, что предусмотрено федеральным законом “О связи” (ст. ст. 8, 9).

Передача данных

В настоящее время актуальной является проблема передачи компьютерной информации между органами внутренних дел (например, между УВД и подчиненными РОВД для автоматизированного составления сводок, отчетов, внесения изменений в базы данных). На сегодняшний день передача данных в большинстве случаев осуществляется по телефонным линиям сети общего пользования с использованием телефонных модемов. Однако такая связь уже не может удовлетворить нарастающие потребности ОВД из-за малой пропускной способности и низкого качества телефонных линий (причина сбоев), слабой защиты передаваемой по телефонным линиям информации от несанкционированного доступа.

Оптимальным для передачи данных на скоростях от единиц Мбит/с до нескольких Гбит/с является использование волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Типовая схема современной ВОЛС представлена на рис.3.

В настоящее время средства телекоммуникации переживают период широкого практического внедрения волоконно-оптических линий связи. Целесообразность их использования объясняется следующим:

1. ВОЛС свойственно чрезвычайно низкое затухание оптических сигналов (до 0,005 дб/км), что позволило резко увеличить длину регенерационного участка (расстояние от одного усилителя оптического излучения (регенератора) до другого) - до 100 и более километров.

ОР ОК ОР ОР ОК ОР

СП1 ОС ОП ОРГ Опр ОС СП2

Оконечная станция А Промежуточная Оконечная станция Б

станция

Рис. 3. Типовая схема современной ВОЛС

Условные обозначения: СП1 - система передачи, преобразующая аналоговые сигналы в единый электрический цифровой поток; ОС - оборудование сопряжения; ОП - оптический передатчик на основе полупроводниковых лазеров или светоизлучающих диодов; ОР - оптический разъем; ОК - оптический кабель; ОРГ - оптический регенератор (усилитель); Опр - оптический приемник на основе специальных фотодиодов; СП2 - система передачи, преобразующая электрический цифровой поток в аналоговые сигналы.

2. Диаметр световода (около 125 мкм) дал возможность получить оптический кабель малого диаметра и веса, к тому же из дешевого исходного материала – кварца, что делает его вдвое дешевле по сравнению с коаксиальным.

3. Отсутствие металла в оптических волокнах означает неподверженность кабеля электромагнитным помехам и исключает паразитные электромагнитные излучения. Используя оптический кабель можно создавать системы с высокой скрытностью связи, несанкционированный доступ к которым возможен только при непосредственном подсоединении к отдельному волокну.

4. Световоды различных типов позволяют заменять электрические кабели в цифровых системах связи, открывают возможность постоянно совершенствовать их по мере появления новых источников излучения, фотоприемников с улучшенными характеристиками при полном сохране-нии совместимости с другими системами связи. Многие цифровые УАТС предусматривают возможность подключения аппаратуры передачи информации по оптоволоконному тракту (например, УАТС системы Coral позволяют передавать информацию по оптоволоконным линиям на расстояние до 10 км).

Прокладка и организация использования собственных ВОЛС органами внутренних дел целесообразна в условиях перегрузки сущест-вующих каналов, на небольших (до нескольких километров) расстояниях и при необходимости обеспечения конфиденциальности. В некоторых случаях возможна аренда действующих ВОЛС у операторов связи.

В России на базе отечественных оптоэлектронных передающих и приемных модулей, оптического кабеля, разъемных и неразъемных соединителей (например, аппаратура серии “Сопка” или комплекс “ИКМ-480-5”) введены в эксплуатацию многие ВОЛС местного значения (первичной иерархии - 2,048 Мбит/с; вторичной - 8,848 Мбит/с и третичной - 34 Мбит/с). Длина регенерационного участка в зависимости от типа используемой аппаратуры составляет от 30 до 70 километров. Разрабатывается аппаратура для магистральных сетей со скоростью передачи информации 2,4 Гбит/с. Мировое достижение - система STM-64 для передачи информации со скоростью 10 Гбит/c.

Кроме ВОЛС для передачи компьютерной информации могут быть использованы беспроводные сети передачи данных. Технологии беспроводной передачи данных можно разделить на две большие группы. В первой группе технологий обеспечивается установление прямого соединения на все время сеанса связи, независимо от реальной загрузки канала. Такие технологии обеспечивают синхронную связь - на одном конце происходит передача, а на другом, в то же самое время прием. Во второй группе технологий не обеспечивается синхронность, но зато и соединение устанавливается только на время реальной передачи (асинхронная связь), поэтому имеющаяся емкость канала используется более эффективно.

По способу радиочастотной модуляции все технологии можно разделить на узкополосные и широкополосные. При использовании технологии первой группы передача ведется в узком диапазоне вблизи строго определенной частоты. Отсюда - взаимные наводки, необходимость “делить” эфир, невозможность работы двух устройств в непосредственной близости друг от друга. Широкополосные технологии, называемые так потому, что в них для передачи информации используется значительно более широкий диапазон, чем при обычных методах модуляции, обладают более высокой помехоустойчивостью по отношению к узкополосным шумам и более экономно используют спектр.

Можно перечислить как минимум пять технологий беспроводной передачи данных вне помещений:

1. Радиорелейные линии. Это системы, построенные на основе узкополосных технологий и предназначенные для передачи данных с большими скоростями (до 155 Мбит/с) на высокой частоте. Они работают по синхронной технологии. Для использования этой технологии необходимо обеспечить прямую видимость между ретрансляторами.

2. Радио Х.25. Эта технология также основана на узкополосной технологии передачи данных. Она работает на относительно низкой частоте (400 - 500 Мгц), и поэтому к ней предъявляются менее жесткие требования к прямой видимости между передающей и приемной станциями. Здесь данные передаются по асинхронной технологии.

3. Устройства CDPD (Cellular Digital Paket Data). Это беспроводные устройства, при передаче кодирующие данные по широкополосной технологии и работающие в синхронном режиме. Они обеспечивают невысокие скорости обмена информации (до 19200 бит/с).

4. Широкополосные радиомодемы. Они работают по методу синх-ронной связи на частотах 2,4 и 5,7 ГГц, обеспечивая высокую скорость передачи данных (до 2 Мбит/с).

5. Беспроводные сети Ethernet. Эти средства связи работают по широкополосной технологии и передают данные в асинхронном режиме. Они обеспечивают достаточно высокие скорости обмена данными (до 4 Мбит/с) при экономичном расходовании полосы пропускания (что свойственно средствам асинхронной передачи данных).

Для организации беспроводной передачи данных между локальными сетями или между компьютером и опорной сетью наиболее привлекательна именно последняя технология, представляющая собой, по существу, “привычную” для компьютера среду, где в качестве носителя используются радиоволны.

Radio-Ethernet - это стандарт организации беспроводных коммуни-каций на ограниченной территории в режиме локальной сети: несколько абонентов имеют равноправный доступ к общему каналу передачи. Согласно этому стандарту канал может быть организован по следующим трем технологиям:

- передача в инфракрасном спектре;

- передача широкополосного сигнала (ШПС) по методу прямой последовательности (DSSS);

- передача широкополосного сигнала по методу частотных скачков (FHSS).

Обе широкополосные технологии (DSSS и FHSS) предлагаются в двух частотных диапазонах: 902 - 928 Мгц и от 2400 МГц до 2483,5 МГц (обычно обозначают 2,4 ГГц). Более актуальным является диапазон 2,4 ГГц, так как диапазон 915 МГц сильно загружен другими средствами связи и поэтому рекомендуется к использованию в основном внутри зданий. Диапазон же 2,4 ГГц приемлем для работы как внутри зданий, так и снаружи. При наружном использовании мощность передатчика не должна превышать 100 мВт.

Широкополосные устройства, использующие модуляцию DSSS выпускаются в основном двумя фирмами: фирмой Aironet (США) (оборудование под фирменным названием ARLAN) и фирмой Lucent Technologies (ранее входившей в состав американской телефонной корпорации АТ&Т; аппаратура WaveLAN и WavePOINT).

Пример: Сетевой адаптер WaveLAN.

Предназначен для организации беспроводных сетей. Вставляется в свободный разъем ISA любого персонального компьютера. Работает на частоте 915 МГц или 2,4 ГГц при пропускной способности 2 Мбит/с. Кодирует передаваемую информацию по ШПС. Обеспечивает дальность связи от 30 до 250 м в помещениях и до 15 - 50 км - при подключении внешних антенн.

Сети инфракрасного диапазона (лазерные атмосферные линии) в России широкого распространения пока не получили, хотя подходящая аппаратура создана в Воронежском НИИ связи. Структурная схема лазерной атмосферной линии связи представлена на рис. 4.

и ос ос фп

К ФИ СУ СУ ФИ ДК

Вход Передающее Фотоприемное Выход

импульсного устройство устройство импульсного

сигнала сигнала

Рис. 4. Схема лазерной атмосферной линии связи

Условные обозначения: К - кодер; ФИ - формирователь импульсов; СУ - согласующее устройство; И - излучатель (лазер); ОС - оптическая система; ФП - фотоприемник; ДК - декодер.

Один из основных факторов, определяющих возможность применения лазерных линий, - устойчивость работы при воздействии помех как естественного, так и искусственного происхождения, в частности, туманов, дымов и др. Влияние помех оценивается, главным образом, экспериментально.

В течение 1991 - 1992 г.г. в г. Воронеже были проведены соответствующие эксперименты. Анализ полученных в ходе проведения работ данных, а также других результатов опытной эксплуатации показал, что на расстоянии до 2 - 3 км влияние естественных помех практически не ощущается, то есть линия функционирует при любой погоде. Увеличение дальности связи приводит к возрастанию уровня помех.

При этом необходимо отметить, что в городе дальность связи, в основном, лежит в пределах от 1 - 2 до 4 - 5 км. В таком случае ожидаемое время неблагоприятных погодных условий порядка 0,01 - 0,001% от общего времени работы. Однако полная потеря связи происходит не всегда, иногда наблюдается лишь уменьшение скорости информационного обмена за счет необходимости повторной передачи информации при обнаружении ошибки[7].

Таким образом, лазерные линии связи можно использовать для передачи компьютерных данных между ОВД, расположенными на расстоянии до 4 - 5 км при прямой видимости.