Направления развития систем подвижной радиосвязи

Традиционно в МВД России сети радиосвязи создавались как средства для организации речевой связи. В последнее время в результате создания ЕИТКС МВД России открылись новые возможности по организации радиосвязи. В частности, используя инфраструктуру ЕИТКС МВД России, стало реальным создать на базе современных цифровых технологий единое информационное пространство для стационарных и мобильных абонентов, что, в свою очередь, позволит предоставить им новые сервисные возможности, увеличить зоны покрытия существующих радиосетей, повысить качество и надежность радиосвязи.[15]

К перспективным радиосредствам органов внутренних дел предъявляется целый ряд требований, обусловленных совершенствованием системы управления МВД России, которые показаны на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Требования к системам связи

Для реализации указанных требований была разработана Концепция развития подвижной радиосвязи органов внутренних дел Российской Федерации на период до 2015 года, представляющая собой совокупность взглядов на цели, задачи, структуру, принципы построения и основные направления совершенствования подвижной радиосвязи органов внутренних дел.

В соответствии с Концепцией основными принципами построения систем подвижной радиосвязи органов внутренних дел Российской Федерации должны стать[16]:

1. Принцип организационно-технического единства, включающий в себя:

-развертывание радиосетей по плану, учитывающему интересы всех потребителей и обеспечивающему наиболее экономичное развитие систем подвижной радиосвязи;

-обеспечение единой технической политики, позволяющей поэтапно развивать системы подвижной радиосвязи с учетом перехода на цифровые технологии;

-применение единого комплекса максимально унифицированных технических средств радиосвязи, отвечающих установленным техническим требованиям;

-построение единой системы управления ведомственными сетями подвижной радиосвязи;

-единый подход к оперативно-техническому обслуживанию сетей подвижной радиосвязи.

2. Принцип территориально-зонового построения, определяющий состав, размещение и отношение элементов радиосетей. Он характеризуется структурой органов внутренних дел, в интересах которых развертываются сети подвижной радиосвязи.

3. Принцип поэтапного развития, характеризующийся интеграцией услуг на основе применения современных цифровых технологий, что предусматривает такие этапы, как:

-перевод существующих сетей радиосвязи на качественно новую техническую платформу, реализованную на базе цифровых телекоммуникационных технологий, с помощью постепенной аналоговых сетей, либо отдельных элементов, на цифровые либо построения зон с цифровой радиосвязью, с последующей интеграцией цифровых сетей в действующую систему радиосвязи органов внутренних дел;

-создание широкополосных беспроводных сетей с интеграцией обслуживания, предоставляющих возможность обеспечить пользователям расширенный перечень телекоммуникационных услуг.

4. Принцип автоматизации всех процессов организации, установления, обеспечения и управления связью, предусматривающий формирование аппаратного и программного обеспечения для системы управления сетями радиосвязи.

5. Принцип комплексного применения средств и сетей различных видов связи, предполагающий использование на одном информационном направлении разнородных линий связи (радиорелейных, оптоволоконных, спутниковых и т. д.), пространственно разнесенных друг от друга, и организацию комбинированных линий и каналов связи;

6. Принцип резервирования, включающий создание распределенного и сосредоточенного резерва сил и средств связи.

Основные направления развития систем радиосвязи представлены на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Направления развития систем связи

Приведенные выше меры позволят объединить различные подразделения органов внутренних дел Российской Федерации (субъекты управления) в единое информационное пространство и обеспечить решение задач создания ведомственной телекоммуникационной сети с единой системой нумерации стационарных и мобильных абонентов, предоставления радиоабонентам современных телекоммуникационных услуг, обеспечения безопасности радиосвязи, улучшения внутрисистемной и внесистемной электромагнитной совместимости радиосредств.

Резкое увеличение количества эксплуатируемых радиосредств вследствие массового внедрения сетей сотовой радиосвязи, повышение мощности передатчиков радиоэлектронных средств (РЭС), улучшение чувствительности приемников РЭС, возрастание уровня и количества помех от радиоэлектронных, радиотехнических и энергетических устройств и установок привели к значительному ухудшению электромагнитной обстановки на территории крупных городов. В результате в радиосетях ОВД существенно повысился уровень помех, что привело к ухудшению качества и дальности радиосвязи, а в ряде случаев и к полному ее срыву.

В условиях помех эффективным является применение методов модуляции с расширением спектра. Для систем, построенных по такому принципу характерны низкая вероятность перехвата и высокая помехозащищенность. Технология расширения спектра заключается в преднамеренном значительном увеличении в передатчике полосы частот, занимаемой сигналом-переносчиком. В результате чего осложняется обнаружение и перехват передаваемого сигнала. Также появляется возможность использовать для связи занятые радиодиапазоны, не создавая значительных помех другим средствам связи и службам.

Рис. 7.3. Воздействие помехи на узкополосный и широкополосный сигналы

На рис. 7.3, а показано действие помехи на узкополосный сигнал. Как видно из рисунка помеха полностью искажает полезный сигнал, делая связь невозможной. На рис. 7.3, б показано воздействие той же помехи на широкополосный сигнал. Как видно из рисунка помеха воздействует лишь на часть спектра, занимаемого сигналом. При такой помехе, применяя методы помехоустойчивого кодирования можно восстановить исходный сигнал.

Еще одно направление обеспечения электромагнитной совместимости это разработка и внедрение программных комплексов, обеспечивающих проведение оценки электромагнитной обстановки и расчетов по частотно-территориальному планированию, организацию учета использования выделенного частотного ресурса.

Направления использования различных диапазонов частот, используемых органами внутренних дел, приведены ниже[17].

ВЧ-диапазон (3…30 МГц) используется в основном для организации связи с пунктами управления и абонентами, находящимися в местах, где организация связи с использованием сетей общего пользования затруднена или невозможна. Преимуществом данного диапазона является возможность организации связи и передачи данных на больших расстояниях на безвозмездной основе. Диапазон может быть эффективно использован для организации радиосетей передачи данных для сельских участковых инспекторов и подразделений ОВД, расположенных на больших расстояниях от МВД, ГУ МВД и У МВД по субъектам Российской Федерации и не имеющих доступа к ресурсам ЕИТКС МВД России, а также для организации связи с мобильными подразделениями ОВД специального назначения, участвующими в крупномасштабных антитеррористических операциях в горной местности.

Для обеспечения удаленным абонентам доступа к ресурсам ЕИТКС МВД России, организации связи в горной местности в интересах спецподразделений и создание сетей передачи данных на большие расстояния необходима замена старых аналоговых стационарных станций КВ-диапазона, на новые цифровые модели или дооборудование их модемами.

ОВЧ-диапазон(30…300 МГц) является основным в ОВД. Однако подавляющее число радиосетей работают в режиме одночастотного симплекса, что зачастую не позволяет обеспечить необходимую зону покрытия и качество радиосвязи. Из-за загруженного радиодиапазона в этой области частот с сложной ЭМ обстановки, особенно в городах с населением свыше 500 тыс. человек, предлагается перевод радиосетей ОВД областных центров в УВЧ-диапазон с передачей действующего оборудования в районные отделы внутренних дел, обслуживающие территории, расположенные в сельской местности и оснащение радиостанций, использующихся подразделениями ОВД, расположенных в отдаленных районах и сельской местности, цифровыми устройствами, обеспечивающими расширение их тактических возможностей.

УВЧ-диапазон, выделенный для использования МВД России, а ктивно используется подразделениями ОВД крупных городов. Преимуществами диапазона являются лучшая электромагнитная обстановка, возможность организации радиосетей, отвечающих современным требованиям (за счет использования 10 МГц-го дуплексного разноса), меньшие габариты аппаратуры, большой объем ресурса, выделенного МВД России на безвозмездной основе.

Развитие радиосвязи в данном диапазоне планируется осуществлять путем создания новых радиосетей следующих типов:

– конвенциональные (аналоговые, оснащенные цифровыми шифраторами, и цифровые стандарта АРСО 25) двухчастотного симплекса с ретрансляцией сигнала на базе современного отечественного и зарубежного оборудования с формированием радиоцентров, работающих на общие антенно-фидерные устройства, с использованием систем разнесенного приема (распределенной ретрансляции) и роуминга;

– цифровые транкинговые стандарта АРСО 25; передачи данных для организации радиофицированного доступа к банкам данных, передачи координат подвижных объектов, команд управления и циркуляров в формализованном виде;

– специальные подземные для организации связи подразделений внутренних дел, обеспечивающих безопасность метрополитенов.

СВЧ-диапазон общего назначения, используемый МВД России используется для организации стационарной связи на небольшие расстояния (до 10–15 км) путем создания цифровых широкополосных высокоскоростных каналов радиосвязи либо радиорелейных линий. В перспективе диапазон может быть использован для организации связи и передачи данных в интересах мобильных абонентов на ограниченных территориях (вокзалы, аэропорты, метрополитены и т. д.).

Развитие радиосвязи в данном диапазоне планируется осуществлять по следующим направлениям:

– организация каналов радиосвязи с подразделениями, находящимися в местах, где использование волоконно-оптических линий невозможно или экономически нецелесообразно, а также между сайтами и периферийными пунктами приема при создании транкинговых систем и систем разнесенного приема;

– организация связи и передачи данных с использованием ресурса сетей общего пользования, построенных на базе протоколов типа WiMAX, Wi Fi.

Можно привести пример использования систем широкополосного доступа в период подготовки и проведения праздничных мероприятий, посвященных 1000-летию основания г. Казани.[18] Возможности организации проводных каналов связи были ограничены, поэтому основным предназначением системы широкополосного доступа была и остается передача видеоизображения с подвижных узлов связи (ПУС) в антикризисный центр, а также дежурные части, из тех районов города, где нет возможности установить стационарные видеокамеры. Для максимального покрытия территории центральной части города были смонтированы четыре базовые станции, объединенные в единую сеть и интегрированные в систему видео-мониторинга. Станции беспроводного абонентского доступа, использующие стандарт 802.16 (фиксированный WiMAX) и работающие в частотном диапазоне 5150–5350 МГц, обеспечили зону покрытия в условиях городской застройки до 3 км, в пределах которой перемещались ПУС. Для организации передачи видеоизображения с мест массовых мероприятий («прямой репортаж») были применены носимые комплекты портативных цифровых видео-передатчиков с носимыми видеокамерами. Эксплуатация данного оборудования доказала свою высокую эффективность.

На сегодняшний день, особенно в связи с подготовкой систем связи с подготовкой к проведению крупных спортивных мероприятий, возникает необходимость решения более широкого круга задач, таких как одновременная видео-фиксация событий, организация передачи голосового трафика, доступ к информационным базам данных из передвижных узлов связи. Для этих целей целесообразно построении системы, основанной на базе стандартов новейшего четвертого поколения 4G (Mobile WiMAX). С технической точки зрения, основное отличие сетей четвёртого поколения от предыдущих, заключается в том, что технология 4G полностью основана на протоколах пакетной передачи данных и использования методов расширения спектра. Для «голоса» в 4G предусмотрена технология VoIP, позволяющая совершать голосовые звонки, применяя быструю «пакетную» передачу данных. Оптимизированная для поддержки мобильных пользователей версия поддерживает функцию хэндовер (возможность перехода абонента из зоны действия одной базовой станции в зону действия другой без потери соединения).

Развертывание сети спецификации WiMAX 802.16–2005 (известная также как 802.16e и мобильный WiMAX) это новый виток развития технологии фиксированного доступа (802.16d). Основное и принципиальное отличие от применяемой ранее системы — в рабочем диапазоне частот, который составляет 2560–2630 МГц, а также в том, что фиксированный WiMAX позволял обслуживать только «статичных» абонентов, а мобильный ориентирован на работу с пользователями, передвигающимися со скоростью до 120 км/ч. Также возможна работа при отсутствии прямой видимости. На порядок более высокая пропускная способность оборудования позволяет организовать одновременную работу абонентских устройств с базовой станцией в различных условиях радиовидимости с возможностью доступа операторов передвижных узлов связи к полному спектру услуг, включая:

видео-мониторинг мест проведения массовых мероприятий (событий) с выводом изображения в АКЦ, Дежурные части УВД, а также видео-конференц-связь с подвижных узлов связи;

доступ к информационным базам данных как регионального, так и федерального уровня;

предоставление услуг ведомственной IP-телефонии, а также выход на городскую телефонную сеть общего пользования и т.д.

При внедрении оборудования подвижной голосовой радиосвязи целесообразно придерживаться следующей стратегии:

– в городах, где инфраструктура ЕИТКС МВД России отсутствует, осуществлять внедрение конвенциональных радиосетей двухчастотного симплекса с ретрансляцией, на базе современного цифрового оборудования либо аналогового оборудования, оснащенного специальными малогабаритными цифровыми устройствами, обеспечивающими абонентам предоставление современных телекоммуникационных услуг (мониторинг абонентов, дистанционное включение/выключение радиосредств, группообразование, кодированный доступ к ретрансляционному оборудованию, маскирование передаваемой информации и т. д.);

– в городах, где создается инфраструктура ЕИТКС МВД России, осуществлять внедрение крупномасштабных систем радиосвязи, построенных на базе современных цифровых технологий и использующих в основном оборудование и программное обеспечение отечественного производства.

Еще одним направлением развитие систем радиосвязи является более широкое внедрение транкинговых систем, которые позволяют строить сети с гораздо большим территориальным охватом. Основополагающий принцип функционирования транкинговых систем существенно повышает эффективность использования спектра по сравнению с конвенциональными системами. При одном и том же количестве абонентов для реализации транкинговой системы требуется меньше каналов связи. Например, одна 4-канальная система транкинговой связи в 7,5 раз эффективнее конвенциональной системы с тем же количеством каналов, что определяет экономическую эффективность применения транкинговых систем. [19]

Применение транкинговой цифровой радиосвязи позволяет оптимизировать управление силами и средствами за счет более широких и гибко перенастраиваемых функциональных возможностей цифровых радиостанций. Создаваемые сети цифровой радиосвязи являются универсальной транспортной средой, позволяющей осуществлять передачу информации в интересах всех подразделений и служб органов внутренних дел. В том числе обеспечить доступ к базам данных по радиоканалам, что в свою очередь позволит значительно сократить время, затрачиваемое на выявление лиц, находящихся в розыске, поддельных документов, похищенного имущества (сотовые телефоны, транспортные средства, оружие и др.).

Однако быстро заменить действующие конвенциальные радиосети на транкинговые системы в ближайшей перспективе не удастся. Для обеспечения плавного перехода с аналоговых сетей на цифровые необходимо, чтобы отдавать предпочтение оборудованию стандартов, позволяющих работать с цифровыми и аналоговыми радиостанциями одновременно.

Инфраструктура стационарных и мобильных сетей должна включать в свой состав базовые станции, размещаемые в стационарных и подвижных объектах, связанные, в свою очередь, внутрисистемными линиями связи необходимой пропускной способности с центрами коммутации подвижной связи.

Совокупность внутрисистемных линий связи должна представлять собой транспортную основу, которую предлагается строить в виде двухуровневой иерархической структуры, состоящей из федерального и регионального уровней. Для этих целей планируется применение в установленном порядке ресурсов ЕИТКС МВД России.

Зоны обслуживания стационарных и подвижных базовых станций в совокупности должны образовывать интегральную зону обслуживания соответствующей сети, в пределах которой пользователям должен предоставляться необходимый минимум услуг связи.

Центры коммутации подвижной радиосвязи соответствующего уровня (коммутационное оборудование), должны обеспечивать непосредственное сопряжение сетей радиосвязи органов внутренних дел и выполнять функции маршрутизации всех видов вызовов и установления соединений, как с мобильными, так и со стационарными абонентами.

Подвижные радиосети передачи данных предназначены для передачи на мобильные объекты информации в формализованном виде. Они могут использоваться для обеспечения мобильным силам ОВД доступа к централизованным банкам данных, доведения команд управления, циркулярной информации и передачи сведений о собственном местонахождении.

В настоящее время для этих целей используются как ведомственные радиоканалы, так и каналы сотовых систем радиосвязи. Ведомственные радиоканалы используются для обеспечения доступа к региональным банкам данных, каналы сотовых систем связи — для доступа к федеральным банкам. Для передачи координат мобильного объекта используются оба вида каналов. Системы передачи циркулярной информации не применяются, так как для решения данной задачи не существует аппаратно-программных комплексов, учитывающих специфику ОВД.

В результате развертывания ЕИТКС МВД России появляются возможности для более широкого использования ведомственных радиоканалов. Создание цифровых высокоскоростных каналов связи и единого информационного пространства позволяет, не прибегая к услугам операторов сотовых систем связи, обеспечить мобильному абоненту, находящемуся в зоне обслуживания ЕИТКС МВД России, доступ к ресурсам любого подразделения ОВД России (как регионального, так и федерального уровня).

Таким образом, приоритетным направлением развития подвижных радиосетей передачи данных является совершенствование (или разработка новых) радиооборудования и аппаратно-программных комплексов, использующих ведомственные каналы радиосвязи, создание на их базе радиосетей, обеспечивающих мобильным абонентам современные сервисные услуги в области информационного обеспечения. Важной задачей при этом является обеспечение мобильным абонентам доступа к банкам данных, содержащим мультимедийную информацию.

Для реализации данной задачи необходимо разработать и внедрить в деятельность ОВД широкополосные радиомодемы, обеспечивающие скорость передачи данных не менее 64 кбит/с, а также создать аппаратно-программные комплексы, обеспечивающие работу с оборудованием цифровых радиосетей стандартов АРСО, ТЕТRА, DMR.