КОРАБЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ

Настоящая полезная модель относиться к области электрорадиотехники, а именно к технике управления корабельными радиокомплексами и может быть использована для организации и обеспечения автоматизированного управления огнем корабельной артиллерии кораблей огневой поддержки.
Проведенный анализ показывает, что для обеспечения выполнения в полном объеме своих функциональных задач автоматизированный корабельный корректированный пост (АККП) должен быть информационно совместим с корабельным автоматизированным комплексом связи (АКС).
Известен автоматизированный комплекс связи «Рубероид». [Катанович А.А., Нероба Г.С. Комплексы и системы связи надводных кораблей. СПб., Судостроение, 2006, С.87-90]. Основными элементами системы управления комплекса являются цифровой коммутатор трактовой связи и устройство управления каналообразующими средствами.
Известен корабельный многофункциональный комплекс пакетной связи. Патент РФ на ПМ №66134 от 27 августа 2007 г.
Комплекс выполнен в виде пяти модулей, соединенных между собой посредством разнесенных по кораблю внутрикомплексной транспортной сети в виде четырех подсистем, при этом основным элементом комплекса является вычислительный комплекс управления информационно-управляющей системы, который обеспечивает автоматизацию процессов управления соединений в сетях радиосвязи с заданными корреспондентами, оценку выбора радиоканалов, динамическое управление параметрами радиоканала, мониторинг радиосетей, формирование и контроль состояния трактов связи, а также коммутацию автоматизированного рабочего места дежурного по связи на оконечную аппаратуру и радиоканальные средства связи.
Как аналог, так и прототип не обеспечивают управления огнем корабельной артиллерии кораблей огневой поддержки, в том числе обмен информацией в цифровом виде и речевыми сообщениями с пульта управления кораблей огневой поддержки и командиром автоматизированного корабельного корректировочного поста.
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет автоматизации управления огнем корабельной артиллерии кораблей огневой поддержки
Поставленная цель достигается за счет того, что корабельный комплекс, выполненный в виде пяти модулей, соединенных между собой посредством разнесенной по кораблю внутрикомплексной транспортной сетью в виде четырех подсетей, при этом первый модуль представляет собой антенно-фидерные устройства, которые содержат приемо-передающие антенны различных диапазонов, соединенные с радиопередающими и радиоприемными средствами, второй модуль представляет собой каналообразующие средства связи, которые содержат станцию космической связи, радиопередатчики и радиоприемники различных диапазонов, третий модуль представляет собой средства вторичной сети, которые содержат телекоммуникационный комплекс пакетной связи, комплекс обмена командно-сигнгальной информацией, комплекс технических средств передачи данных и каналообразующую аппаратуру для работы с ВМС стран НАТО, четвертый модуль представляет собой взаимодействующую систему корабля, в которую входит автоматизированный комплекс взаимодействия и обмена информацией, а также общекорабельная система обмена данными, причем между третьим и четвертым модулем расположен и соединен с ними вычислительный комплекс управления - ЭВМ, в пятый модуль входит оконечная аппаратура автоматизированного комплекса связи, при этом к четвертому модулю автоматизированного комплекса связи, подключен автоматизированный корабельный корректирующий пост, состоящий из радиосредств ДЦВ/УКВ, KB диапазона и комплекса взаимодействия и обмена информацией (КВОИ), причем в КВОИ входит переносной модем и терминал установленный на автоматизированном рабочем месте (АРМ), при этом терминал АРМ соединен с первым входом модема, который в свою очередь вторым входом соединен с четвертым модулем, причем терминал обеспечивает совместную работу с комплексами первичной и вторичной сети и взаимодействующими системами корабля, а также автоматизацию процессов управления и поддержания связи, обработку заявок абонентов на предоставления радиоканалов и радиосетей за счет того, что терминал выполнен в виде профиля протоколов (стандартов), при этом функции на физическом уровне реализуются радиооборудованием и модемом, а функции уровня канала данных представлены подуровнями интерфейса подсети и обмена данными по радиоканалам, доступа к каналу, передачи данных и линейного шифрования.
Структурная схема комплекса приведена на Фиг.1. Она содержит пять модулей (I-V), соединенных между собой посредством разнесенной внутрикомплексной физической транспортной сети (ВКТС), выполненной в виде четырех подсетей (а, б, в, г)
Первый модуль - антенно-фидерные устройства, содержит: приемопередающие антенны различных диапазонов, четыре антенных коммутатора, два блока питания и блок управления (на фиг.1 не показаны).
Второй модуль - каналообразующие средства связи. Он состоит из:
- станции космической связи 1;
- радиопередатчиков различных диапазонов 2;
- радиоприемников различных диапазонов и др. средств.
Третий модуль - средства вторичной сети, в него входят:
- телекоммуникационный комплекс пакетной связи (ТКПС) 4;
- комплекс обмена командно-сигнальной информации (КО КСИ) 5;
- комплекс технических средств передачи данных (КТС ПД) 6, а также каналообразующая аппаратура для работы с ВМС стран НАТО (КО ВМС) (на фиг. не показано).
В четвертый модуль входит:
- автоматизированный комплекс обмена информацией (АК ОИ) 7;
- общекорабельная система обмена данными (ОК СОД) 8.
В пятый модуль входит оконечная и специальная аппаратура АКС 9. Кроме того, в состав комплекса входит вычислительный комплекс управления интегральной управляющей системой - ЭВМ 10.
На Фиг.2 представлена блок - схема автоматизированного корабельного корректирующего поста 11.
Она содержит: радиостанции ДЦВ/УКВ, KB диапазонов 12, модем 13 и автоматизированное рабочее место 14, на котором установлен терминал 15.
Назначение основных элементов комплекса.
Четыре ВКТС, предназначены для обеспечения взаимодействия вычислительного комплекса управления 10 с комплексами первичной и вторичной сети и другими взаимодействующими системами и комплексами корабля, а также для управления и контроля радиоканальными средствами связи, антенных коммутаторов, для коммутации АКС на оконечную аппаратуру и радиоканальные средства связи и др.
Вычислительный комплекс управления 10 обеспечивает автоматизацию процессов управления соединением в сетях радиосвязи с заданным корреспондентом, оценку и выбор радиоканалов с наилучшими параметрами, динамическое управление параметрами радиоканала, мониторинг радиосетей, формирование трактов связи по заявкам, контроль состояния трактов и технических средств и др.
Четыре ВКТС имеют двухуровневую структуру. Каждый уровень предназначен для решения определенного круга функциональных задач комплекса в целом.
Первый уровень поддерживается системой цифровой коммутации и управления и обеспечивает взаимодействие ВКУ с техническими средствами (ТС) АКС в части формирования трактов связи, управления ТС и контроля их состояния.
Второй уровень поддерживается локальной сетью (ЛС) на основе Ethernet и обеспечивает взаимодействие корабельных комплексов с ВКУ.
Телекоммуникационный комплекс пакетной связи 4 предназначен для обеспечения устойчивого закрытого и открытого обмена информацией различного типа в направлениях «корабль-корабль» и «корабль-берег».
Комплекс обмена командно-сигнальной информацией 5 предназначен для передачи сообщений (формализованных, неформализованных и неструктурных), подготовленных на автоматизированном рабочем месте, с использованием изделия ТКПС 4 в адрес береговых пунктов управления.
Комплекс технических средств передачи данных 6 обеспечивает электрическое и информационно-логическое взаимодействие с интегрально управляющей системой 10 АКС через внутрикомплексную транспортную сеть.
Автоматизированный комплекс взаимодействия и обмена информацией 7 предназначен для обеспечения приема и передачи информации по KB, УКВ, ДЦВ радиоканалам в соответствующих радиосетях взаимодействия с ВМС НАТО.
Общекорабельная система обмена данными 8 обеспечивает электрическое и информационно-логическое взаимодействие с интегрально управляющей системы АКС через внутрикомплексную транспортную сеть.
Оконечная аппаратура 9 служит для приема и передачи различной аналоговой и цифровой информацией.
Автоматизированный корабельный корректировочный пост 11 предназначен для обеспечения автоматизированной подготовки данных и управления огнем корабельной артиллерии кораблей огневой поддержки.
Радиостанции 12 служат для обеспечения радиосвязи с постом корабельной огневой поддержки, с береговыми КП, НК, ЛА в диапазонах KB, ДЦВ/УКВ.
Модем 13 обеспечивает автоматизированную передачу данных от переносных средств разведки и целеуказания (лазерных дальномеров и др.) на ПУАО КОП.
Автоматизированное рабочее место 14 с терминалом КВОИ 15 обеспечивает совместную работу с комплексами первичной и вторичной сети и взаимодействующими системами корабля, а также автоматизацию процессов установления и поддержания связи, обработки заявок абонентов на предоставление радиоканалов и радиосетей.
Рассмотрим функциональную структуру КВОИ 15. Она представлена на Фиг.3 в виде профиля протоколов. Буквами в скобках обозначены соответствующие приложения стандартов.
Из фиг.3 видно, что функции на физическом уровне реализуются радиооборудованием 12 и модемом 13. В части установления и поддержания физического соединения на данном уровне имеются также функции управления и функции автоматического установления соединения (Automatic Link Establishment). Радиооборудование (РПДУ, РПУ, радиостанции) 12 соответствуют стандарту STANAG 4203. А модем соответствует стандарту STANAG 4285 и 4539. Особенностью их построения по сравнению с известными модемами, в частности УПС КВ4.8М, является то, что они являются последовательными и однотоновыми, т.е. их сигнально-кодовые конструкции не предусматривают формирование в рабочей полосе нескольких подканалов.
Функции уровня канала данных представлены подуровнями интерфейса подсети обмена данными на радиоканалам, доступа к каналу, передачи данных и линейного шифрования.
Подуровень интерфейса подсети представляет общий стандартный интерфейс всем пользователям. В стандарте содержится подробная спецификация примитивов, которыми производится обмен между данным подуровнем и внешними пользователями (клиентами) и модулями данных протокола (МДП), которыми производится обмен по радиоканалам между подуровнями интерфейса подсети различных узлов.
Подуровень доступа к каналу обеспечивает дополнительную функциональность, которая необходима при различных формах доступа к каналу связи. Этот подуровень поддерживает установление физического и логического соединения по выделенному радиоканалу в предположении, что процессы, требуемые для организации связи на нужной частоте, управляются процедурами, которые являются внешними по отношению к данному стандарту и в нем не рассматриваются. МПД, которыми обмениваются по радиоканалам подуровни доступа к каналу различных узлов, описаны в В к стандарту.
Подуровень передачи данных предусматривает реализацию множества протоколов обмена данными. Эти протоколы обеспечивают для приоритетных и неприоритетных сообщений как надежный обмен данными с помощью решающей обратной связи, так и негарантированную доставку данных при широковещании. МПД, которыми обмениваются по радиоканалам подуровни, описаны в С к стандарту.
Приложение также содержит протоколы адаптивного управления скоростью передачи данных радиоканалам модема и другими параметрами при использовании сигналов, определяемых STANAG 4285 и 4529. Интерфейс между данным подуровнем и вспомогательными подуровнями, располагающимися ниже (подуровень модема) описан в D к стандарту. Также, реализация процедур адаптации по скорости передачи данных (для скоростей 1200 бит/с и выше это, фактически, означает одновременную адаптацию по сигнально-кодовой конструкции, которая «привязана» к скорости передачи данных), требует реализации процедур оперативного управления модемом. Минимальный набор команд управления представлен в Е к стандарту. Кроме того, управление процессом обмена данными в целом и адаптация в частности требуют организации обмена служебными сообщениями между узлами. Такие сообщения предусмотрены в структуре обмена и подробно описаны в С к стандарту.
Прикладной уровень функциональной структуры является наиболее высоким уровнем по отношению к остальным, которые предоставляют ему услуги по транспортировке данных. Типы клиентов определены таким образом, чтобы обеспечить возможность разработки начального набора приложений, использующих радио-подсеть для взаимодействия между собой.
В таблице 1 показаны стандартные идентификаторы точек доступа подсети (ТДП) для клиентов приложений.
Таблица 1
Типы клиентской программы
ТДП
Клиент монитора подсети
0
Сообщение с подтверждением доставки
1
Сообщение без подтверждения доставки
2
НМТР (протокол передачи почты по KB каналу)
3
HFPOP (протокол запроса почты по KB каналу)
4
Служебный обмен операторов
5
Надежный протокол обмена через соединение
6
Ненадежный протокол обмена дейтаграммами
7
РРР-клиент
8
IP-клиент
9
Зарезервировано на будущее
10-11
Доступно для свободного применения
12-15
Работа КВОИ. Минимальные требования по управлению локальным узлом выполняются с применением примитивов С_ запрос _упр сообщ_прд С_индикац_упр сообщ_прд С_доступность_подсети и т.д.
Примитив имеет в качестве аргумента MSG-сообщение. Примитив порождается клиентом для того, чтобы передать управляющее сообщение, адресованное подсети. Смысл и структура аргумента MSG зависит от реализации и в стандарте не определяется. Подсеть принимает данный примитив только от клиентов, которые имеют ранг 15. В зависимости от значения комбинированного аргумента MSG примитив может принимать форму команды (например, «радиомолчание» или «излучение») или запроса (например, запрос статистики, запрос перечня подключенных клиентов и т.п.). Данный примитив не предназначен для передачи управляющих или координирующих сообщений по каналу связи на другие узлы. Это является прерогативой процесса взаимодействия между управляющими клиентами различных узлов и производится с помощью соответствующих примитивов S.
Примитив S _Management _ vsg_indication порождается подсетью либо в ответ на запрос клиента или самостоятельно подсетью, а также имеет структурированный аргумент MSG, интерпретация которого зависит от реализации и стандартом не определяется.
Примитив S порождается уровнем интерфейса подсети и предназначен для всех или некоторых из подключенных клиентов. Его аргументами являются статус узла и код причины, а предназначением - информирование клиентов об изменении статуса узла. Например, с использованием данного примитива клиенты могут информироваться о временной недоступности услуг подсети из-за резервирования канала связи высокоприоритетным клиентом. Другим примером может быть информирование клиентов о введении режима радиомолчания и, как следствие, о том, что они могут рассчитывать только на прием данных в симплексных режимах.
Аргумент приоритет представляет собой значение приоритета П-МДП, которое может быть в пределах 0-15. Протоколы обслуживания сообщений более низких уровней обеспечивают возможность более раннего обслуживания сообщений более высокого приоритета.
Аргумент «ТДП-ИД адресата» определяет номер точки доступа узла-адресата, которой сообщение предназначено. Поскольку нумерация точек доступа одинакова для всех узлов, аргумент обеспечивает доведение сообщения до нужной точки доступа.
Аргумент «адрес узла-адресата» определяет адрес физического узла KB сети, к которому подключен клиент-адресат.
Аргумент «способ доставки» является структурированным (составным) и имеет ряд атрибутов. Способ кодирования данного аргумента иллюстрируется таблицей 2.
Таблица 2
7 | 6 | 5
4 | 3 | 2
1
0
Порядок доведения пакета
Не используется
Способ передачи
Подтверждение доставки
Минимальное число повторений
1
Способ передачи имеет следующие значения:
0000 - поле игнорируется и используется способ передачи «по умолчанию»;
0001 - с повторением ошибочных кадров по запросу (ARQ);
0010 - не ARQ (широковещание);
0011 - другие не - ARQ способы и т.д.
Подтверждение доставки принимает следующие значения:
00 - без подтверждения;
01 - подтверждение на уровне узла;
10 - подтверждение на уровне клиента;
11 - не определено.
Порядок доведения пакета следующий:
0 - последовательно по порядку;
1 - в порядке доведения.
Минимальное число повторений используется только в случае односторонних способов передачи (не-ARQ). В противном случае значение поля игнорируется.
Аргумент «способ доставки» может принимать значение «по умолчанию», которое определяется клиентом во время подключения к подсети.
Аргумент ТЖ (Т жизни=время жизни) определяет максимальное время нахождения сообщения в сети до его доставки адресату. При превышении этого времени сообщение уничтожается. Если ТЖ=0, то это интерпретируется, как бесконечное время жизни.
Аргумент «размер МДП» определяет объем модуля данных, выдаваемого в сеть данным примитивом. МДП представляет собой собственно сообщение (модуль данных).
Клиенты управления подсетью подключаются к подсети в ТДП с ИД=0. Ранг клиента, если он обладает правами формирования и выдачи команд, изменяющих конфигурацию узла или подсети в целом, должен быть равен 15.
Для управления подсетью применяются действующие стандарты, например, простой протокол управления сетью (Simple Network Management Protocol-SNMP) или общий протокол информационного управления CMIP.
Сообщение с подтверждением доставки.
Клиент/Серверное приложение по передаче сообщений с подтверждением доставки определяет протокол «клиент-сервер» прикладного уровня, поддерживающий доставку сообщений по радиоканалу «точка-точка» с подтверждением доставки по правилам стандарта.
Связь «клиент-сервер» определена относительно того, кто передает сообщения (клиент) и того, кто их принимает (сервер). Приложения, поддерживающие двустороннюю связь между двумя узлами с применением протокола доставки сообщений с подтверждением, должны поддерживать выполнение функций как клиента, так и сервера.
Посылка сообщений поддерживает передачу текстовых в основе сообщений от локального пользователя одного узла локальному пользователю другого без поддержания функции его пересылки на прикладном уровне.
Сервер посылки сообщений основан на базовом протоколе передачи почты (SMTP), определенном в Internet-стандарте 10, RFC 821, модифицированном в части группирования команд, как это определено в RFC.
НМТР (протокол передачи почты по радиоканалам) Клиент/серверный протокол прикладного уровня обеспечивает подтверждаемую доставку сообщений электронной почты SMTP по радиоканалам подсети. Характеристики обслуживания для протокола НМТР являются следующими:
- базовый протокол передачи почты в соответствии со стандартами Internet 10 и 11 (т.е. RFC 821 и 822), с расширениями сервиса;
- механизмы расширения сервиса SMTP в соответствии с RFC 1869 и изложенными дополнительными модификациями; и т.д.
Команды, ответы и данные сообщений, относящиеся к НМТР, выдаются в радио-подсеть с применением стандартных S примитивов, имеющих по умолчанию следующие параметры услуг:
- способ передачи;
- порядок доставки;
- подтверждение доставки и т.д.
Адрес, указываемый в примитиве, должен быть индивидуальным адресом узла, соответствующим адресу радио-подсети или хоста, на котором располагается НМТР-клиент или НМТР-сервер.
Служебный обмен операторов.
Для служебных сообщений с подтверждениями применяются процедуры, описанные для сообщений с подтверждением доставки. Для сообщений без подтверждения клиенты служебного канала подключаются к точке доступа с ИД-5.
Дистанционное управление радиосредствами 12, производится автоматически или вручную с АРМ 14. Управление каналообразующими радиосредствами предполагает включение и отключение питания, изменение режима и рода работы, установка частоты, мощности и других параметров, обеспечиваемых конкретным радиосредством. Возможность по управлению радиосредствами 12 определяется системным протоколом между АККП 11 и внутрикорабельной транспортной сетью (ВКТС).
Автоматическая коммутация между АККП 11 и радиоканалами. Автоматическая коммутация информационных и управляющих цепей радиосредств в тракт производится путем выбора структуры тракта по заданным диапазонам и виду связи из базы данных структуры трактов. Коммутация трактов связи может, производится дежурным по связи или по заявкам от абонентов.
Коммутация информационных и управляющих цепей ТС производится в ИУС 10, которая обеспечивает также физическое и логическое сопряжение с ТС по согласованным протоколам взаимодействия между коммутируемыми ТС.
Корабельный корректирующий пост обеспечивает подготовку данных и управления огнем корабельной артиллерии кораблей огневой поддержки в том числе:
- топогеодезической привязки и ориентирования в автоматизированном режиме;
- определения полярных координат цели и перерасчет их в прямоугольные;
- индикации на дисплее АРМ АККП результатов обработки данных и полученных сообщений;
- подготовки данных для передачи по каналам радиосвязи;
- обмен информацией в цифровом виде и речевыми сообщениями с ПУАО кораблей огневой поддержки КОП и командиром АККП.
Испытания АККП проводились на радиотрассе Санкт-Петербург - п.Камайка в диапазоне КВ. При проведении проверок обмена информацией в режиме PCNet достигнута устойчивая скорость обмена почтовыми сообщениями 3200 бит/с., а техническая скорость обмена информацией - 9600 бит/с.
Использование заявляемого комплекса позволяет расширить функциональные возможности за счет автоматизации управления огнем корабельной артиллерии кораблей огневой поддержки.