ПАКЕТНЫЕ РАДИОСЕТИ

По материалам иностранной печати.

Как сообщается в зарубежной печати, структура систем прямой связи между пунктами управления войсками постоянно совершенствуется. В частности, продолжается перевод существующих систем радиосвязи на цифровые методы передачи информации (в основном дельта-кодеки со скоростью передачи 16 кбит/с), пакетную передачу речи и данных.

Особое внимание уделяется развитию пакетных радиосетей, как более перспективных по сравнению с традиционными сетями связи. В их основе лежит принцип коммутации пакетов применительно к системе радиосвязи с подвижными объектами при коллективном использовании некоторого общего радиоканала.

Исследования, проводимые ведущими зарубежными фирмами, показали, что при проектировании пакетных радиосетей специалистам приходится принимать множество разнообразных решений относительно архитектуры сети в целом и конструкции ее отдельных элементов. Выбор конкретного варианта зависит как от внешних условий, в которых должна работать сеть, так и от требований к техническим характеристикам, стоимости и других ограничений. В частности, приходится учитывать влияние условий распространения радиоволн на топологию сети, разрабатывать эффективные методы коллективного использования радиоканала и оптимальные алгоритмы выбора маршрутов в ней, а также решать вопросы автоматизированного управления линиями связи и сопряжения сети с абонентами при их перемещении и другие проблемы.

Распределение ресурса канала связи среди абонентов осуществляется с помощью протокола доступа. Отмечают, что при разделении канала для его коллективного применения необходимо предусмотреть разрешение конфликтных ситуаций, возникающих при одновременном желании абонентов использовать его. На практике распространены априорно-фиксированиое закрепление ресурсов канала или динамический доступ к нему. Суть последнего состоит в том, что пользователи допускаются к циклу передачи на основе информации о канале и интенсивности потока заявок на него.

Протоколы, свободные от конфликтных ситуаций, предусматривают одновременный доступ к каналу только одного пользователя. Примером таких протоколов являются фиксированный многостанционный доступ с временным уплотнением, при котором временное сегменты постоянно закреплены за станцией пакетной радиосвязи, и многостанционный доступ с частотным уплотнением каналов.

Возможности дальнейшего улучшения использования общей полосы частот зарубежные специалисты связывают с внедрением методов произвольного доступа, также обеспечивающих временное разделение канала между пользователями.

Большое внимание зарубежные специалисты уделяют проблеме разработки и выбора алгоритма маршрутизации в сети. Его основная задача — выбор путей, по которым пЛсеты будут переданы получателю. Кроме того, в задачу маршрутизации входит выработка решения о том, принять, отвергнуть полученный пакет или произвести его ретрансляцию. Выбранные пути должны минимизировать среднюю задержку пакета при заданной пропускной способности.

По оценке зарубежных экспертов, выбор алгоритма маршрутизации зависит в основном от характеристик трафика и динамики топологии сети. Считают, что в относительно статичных сетях эффективны чаще всего такие методы, при которых станции пакетной радиосвязи определяют свою связность (возможность передачи информации другим станциям) и затем задают относительно постоянные маршруты. В сетях со средней степенью подвижности, которые характеризуются постоянным изменением связности, более эффективное использование канала связи достигается посредством снижения числа установлений соединения, а следовательно, и дополнительных затрат ресурсов.

В высокодинамичных сетях, где сетевые задержки мешают следить за всеми изменениями связности по всей сети, наиболее приемлемыми оказываются волновые алгоритмы, маршрутизации, предусматривающие передачу пакета каждой станции сети. При этом станции пакетной радиосвязи регистрируют факт прохождения через них отдельных пакетов и принимают решения о том, следует ли передавать их дальше или нет. Главное достоинство таких алгоритмов в том, что они, как правило, требуют лишь небольших дополнительных затрат по аппаратному обеспечению радиостанции и позволяют использовать простейшие схемы управления сетью. Таким образом, волновые алгоритмы целесообразно применять в таких сетях, где требуется высокая надежность доставки пакетов, а также в случаях быстрых ее изменений, при которых трудно определять информацию для маршрутизации и распространять ее по сети. Кроме того, такие алгоритмы хорошо подходят для передачи управляющей информации.

В некоторых сетях широко применяется метод маршрутизации, основанный на использовании центральной станции выбора маршрутов. Суть этого метода состоит в том. что каждая станция пакетной радиосвязи посылает информацию о своей локальной связности к центральной, где определяются маршруты и информация, необходимая каждой радиостанции для обработки и передачи пакетов. Такая информация предоставляется им по требованию. Использование центральной станции позволяет достаточно быстро рассчитать оптимальные маршруты, особенно когда и связность, и перегрузка лучше определяются в глобальном масштабе, а также когда в сети некоторые радиостанции находятся на подвижных объектах и не являются стационарными. Основным недостатком такого метода определения маршрутов считают ограниченные возможности центральной станции по учету быстрых локальных изменений связности.

Для повышения живучести сети часто применяют методы маршрутизации, основанные на распределении функций. Так, один из них предусматривает обеспечение станции пакетной радиосвязи информацией, достаточной для расчета в ней наилучшего общего маршрута. В этом случае она определяет более подходящую станцию для направленной передачи пакета. На следующей станции маршрут рассчитывается заново и т. д. Для реализации этого метода необходимо, чтобы каждая станция пакетной радиосвязи имела возможность передавать другим станциям сети информацию о своей локальной связности. Обычно для распространения такой информации применяют методы волновой маршрутизации.

Следующая группа проблем, стоящих перед специалистами, касается выбора алгоритмов управления линиями и сетями связи. Считают, что помимо установления факта наличия связности алгоритмы управления сетью должны предусматривать методы управления этой связностью, например возможность управления излучаемой мощностью и скоростью передачи.

Как сообщается в зарубежной печати, в состав станции пакетной радиосвязи могут входить установка пакетной радиосвязи (УПР), устройство сборки-разборки пакетов, микро-ЭВМ, дисплей и другое вспомогательное оборудование. Так как станция должна работать в качестве узла пакетной радиосети, то основными элементами УПР являются цифровое устройство управления (программируемый процессор), управляющее маршрутизацией и потоками информации между станциями, и высокочастотный приемопередатчик, осуществляющий передачу и прием пакетов по каналу связи. Кроме внутреннего устройства сопряжения с приемопередатчиком процессор имеет внешний проводный интерфейс для сопряжения с другими системами, которые могут подключаться к пакетной радиосети (например, сеть спутниковой связи, банки данных, терминалы, устройства контроля и управления сетью), а также специальный внешний интерфейс для обеспечения отладки программ и их загрузки непосредственно на месте работы УПР.

В целях снижения влияния помех и многолучевого распространения радиоволн спектр используемых сигналов расширен путем непосредственной модуляции несущей частоты псевдослучайной последовательностью (ПСП) по методу манипуляции с минимальным сдвигом. Выигрыш при обработке сигналов в условиях воздействия помех достигается за счет применения согласованного фильтра с перестраиваемыми в соответствии с применяемым кодом параметрами, реализованного с использованием технологии поверхностных акустических волн. Когерентное рекурсивное интегрирование повышает помехоустойчивость системы синхронизации, обеспечивает синхронное детектирование принимаемого радиосигнала и реализует функции адаптивного накопителя многолучевых сигналов. Прямое исправление ошибок обеспечивается благодаря сверточному кодированию и последовательному декодированию при нескольких скоростях кода для двух скоростей передачи информационных символов в пакете. Модуляция информационных символов осуществляется методом когерентной фазовой манипуляции.

Установка пакетной радиосвязи имеет два режима работы — обычный (для передачи данных) и специальный. Последний рассчитан на пакетизированную речь и имеет максимальную задержку при пересылке пакета не более 30 мс. Пользователь может запросить речевой режим обслуживания для каждого пакета, вводя в его заголовок флаг речевого типа обслуживания. После подсоединения антенны он выполняет только одну операцию — включение-выключение приемопередатчика с помощью тумблера.

По сообщениям зарубежной печати, в настоящее время прошли испытания и внедрены радиостанции, позволяющие организовывать пакетные радиосети для связи с подвижными наземными объектами, самолетами и вертолетами. Среди них — среднескоростная пакетная радиосеть тактического звена управления (скорость передачи данных не превышает 10 пакетов в секунду при скорости передачи информации 16 кбит/с), использующая типовые УКВ-радиостанции; широкополосная сеть со скоростью передачи 400 кбит/с; радиосеть, содержащая в своем составе низкоорбитальные спутники связи; пакетная KB-радиосеть, применяемая на флоте, и другие.

Испытания показали, что пакетные радиосети позволяют обслужить больше пользователей и передать больше информации, чем эквивалентный цифровой канал речевой связи. Зарубежные специалисты отмечают, что они обеспечивают высоконадежные транспортную и датаграммную службы путем динамического определения оптимальных маршрутов, эффективного контроля переполнения и равноправного распределения ресурсов канала при меняющихся условиях в линиях.

Пакетные радиосети (фрагмент): 1 — пакетная радиосеть оперативно-стратегического звена управления: 2 — зоны радиосвязи пакетной радиосети тактического звена управления (ТЗУ); 3 — центр коммутации пакетов; 4 — станция пакетной радиосвязи; 5 — установка пакетной радиосвязи; 6 — блок сборки-разборки пакетов; 7 — ЭВМ; 8 — дисплей; 9 — станция спутниковой связи; 10 — ретранслятор системы спутниковой связи; 11 — линии спутниковой связи; 12 — межсетевой интерфейс; 13 — маршрут передачи пакета (двухпунктовый алгоритм адресации); 14 — станция пакетной радиосвязи ТЗУ; 15 — маршрут передачи пакета (волновой алгоритм).

Возможности дальнейшего совершенствования существующих систем радиосвязи зарубежные специалисты видят в разработке специальных устройств управления радиостанциями — пакетных вставок (набор процессоров, сопряженных с приемопередатчиком). Вставка образует цифровую часть радиостанций, и в ней реализуются протоколы, управляющие маршрутизацией и прохождением пакетов между этими станциями. Считают, что с применением пакетной вставки в значительной степени повысится гибкость сети и будет обеспечена автоматическая связь между станциями пакетной радиосвязи, которые не находятся в состоянии непосредственной связности между собой.

Подполковник Ю. ЮРЧЕНКО, кандидат технических наук