СУДОСТРОЕНИЕ 5'2001
ОБЩЕКОРАБЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ
А. А. Катанович, докт. техн. наук (НИЦ связи ВМФ)
Связь между комплексами и системами различного назначения осуществляется с помощью проложенных по кораблю кабельных трасс. Десятки разнокалиберных кабельных линий пронизывают «водонепроницаемые» переборки и палубы корабля, связывая между собой радиоэлектронные комплексы и их элементы; они обходятся в 60% и более стоимости и трудоемкости монтажных и пусконаладочных работ при строительстве кораблей.
Из зарубежных источников известно, что на корабле типа эсминец (класса DS 963) для радиоэлектронного оборудования требуется около 240 км кабеля с медными жилами. Стоимость прокладки всех кабелей увеличивается из-за высокой стоимости проектирования, технической документации, протяжки кабеля, установки герметичных сальников в переборках корабля, соединителей и проверки кабеля. Например, стоимость кабельных магистралей на атомном ракетном фрегате США с длиной кабеля порядка 185 км, без учета силового и телефонного кабеля, составляет несколько десятков миллионов долларов [1].
Как правило, потребности в передаче данных каждой электронной подсистемы на корабле удовлетворяются с помощью прокладки специального дополнительного кабеля.
Сложность кабельных соединений затрудняет реконструкцию кораблей. При переоборудовании стоимость затрат также возрастает. Стоимость кабеля и его прокладки оценивается более чем в 40 дол. за каждые 0,3 м. Так, во время последней модернизации корабля ВМС USS «Bаmbпdge» (DZGN-25) было проложено 220 км нового кабеля, не считая силового, а затраты оценивались в сумму, необходимую на установку 566 км кабеля при постройке нового корабля.
Сократить количество передаваемой информации в этих комплексах и системах нереально, наоборот, автоматизация процессов управления ведет к постоянному росту передаваемой информации, а вот основной способ связи между электронными подсистемами корабля может быть упрощен, так как за последние десятилетия появились новые способы и методы взаимодействия электронных комплексов вооружения кораблей.
Рассмотрим вариант построения структурной схемы общекорабельной системы обмена информацией (ОСОИ) с использованием волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).
Известно, что топология сети определяется геометрической формой корабля, местоположением абонентской аппаратуры, техническими средствами связи и радиоэлектронного вооружения, необходимостью их резервирования и т. д. При выборе структурной сети необходимо обеспечивать эффективное использование применяемых физических каналов и надежность их функционирования.
Для соединения близко расположенных групп абонентов этим требованиям в наибольшей мере отвечают кольцевые структуры при использовании децентрализованного управления коммутационными центрами (КЦ), к которым радиально подключаются абоненты этих групп. Такие структуры обладают рядом достоинств:
1) меньшим, чем в других структурах (типа разомкнутая «шина», и, в особенности, радиальная), объемом кабельного оборудования;
2) высокой гибкостью, что особенно проявляется при наращивании сетей. В других структурах возможность развития сети в процессе эксплуатации достигается за счет избыточности объема коммутационного и кабельного оборудования;
3) возможностью использования совокупности кольцевых структур для создания разветвленных сетей;
4) упрощением коммутационного оборудования благодаря использованию распределенной коммутации по единственной координате;
5) возможностью выделения определенной части временных позиций (каналов телефонной связи) для передачи широкополосных сигналов;
6) сравнительно малым объемом оборудования и малым числом внешних соединений блока центральных коммутаций, в результате чего упрощается его резервирование.
Один из возможных вариантов построения ОСОИ и функциональная схема блока коммутации показаны на рис. 1 и 2.
Основные функциональные возможности определяются техническими параметрами ОСОИ: число КЦ не ограничено и зави-
МОРСКО! ПРИБОРОСТРОСНИ!
СУДОСТРО1НИ! 5'2001
БЦК — блок центральных коммуникаций; КЦ — коммутационный центр
сит от числа абонентов, использующих эту систему, причем она позволяет коммутировать сигналы различных оконечных устройств, входящих в состав КЦ; система может включать КЦ на 16, 32, 64 и 128 абонентов, а также абонентские устройства различной емкости (до 32 абонентов); длина ВОЛС между КЦ может достигать 300 м; скорость передачи в абонентском канале составляет до 64; 512 кбит/с; возможность коммутации — полнодоступная; число подключаемых абонентов — 2000 и более.
КЦ соединяются между собой волоконно-оптическим кабелем (ВОК) типа «Коралл». Между КЦ реализуется цифровая обработка сигналов с использованием ВОЛС, допускающей скорость передачи информации в линии до 100 Мбит/с. Между абонентскими устройствами и КЦ по проводным цифровым линиям передаются данные, сигналы управления и сигнализации. По этим же линиям осуществляется дистанционное питание абонентских устройств от КЦ.
Надежность работы ОСОИ обеспечивается за счет резервирования ВОЛС и наличия обходных каналов передачи между КЦ, а также подключения некоторых абонентов корабля одновременно к двум КЦ.
Принцип построения абонентского модуля позволяет варьировать число подключаемых к КЦ абонентских приборов, изменяя число модулей, а также состав модуля.
В ОСОИ передаются сигналы постоянной частоты, в то время как в широко известной зарубежной системе аналогичного назначения SDMS используется частотная модуляция сигнала, требующая более сложного оборудования, в частности, преобразователя сигналов на каждом конечном пункте, что значительно повышает ее стоимость.
Предлагаемая ОСОИ оперирует стандартными цифровыми кана-
лами, что упрощает входные и выходные устройства, уменьшая одновременно массу и стоимость оборудования. Система позволяет выполнять проверку на корабле в соответствии со схемой прокладки ВОК задолго до того, как будет окончательно определен состав корабельных подсистем.
Использование ОСОИ позволит: снизить (примерно на 30%) стоимость постройки корабля; сократить протяженность кабельных трасс не менее, чем в 5 раз, а количество оборудования — до 50%; значительно уменьшить массу кабеля. Кроме того, увеличится пропускная способность передачи данных и упростится объединение электронных подси-
стем. Жизненный цикл корабля и возможность модернизации также значительно увеличатся.
Вместо нескольких километров кабельных соединений, проектируемых специально для каждого корабля, ОСОИ сможет удовлетворить требованиям передачи информации с помощью ВОК, проложенного в соответствии с планом, который не меняется при замене электронного оборудования на корабле.
При использовании на корабле ВОК и стандартных устройств сопряжения ОСОИ с корабельными подсистемами новая аппаратура может подключаться подобно включению стандартных бытовых приборов в штепсельную розетку.
Самое важное достоинство ОСОИ заключается в том, что ее легко демонтировать. Стандартные мультиплексные устройства сопряжения позволят избежать затрат средств и времени на необходимость изменения подсистем с целью обеспечения их совместимости.
Состояние радиоэлектронного вооружения кораблей является следствием достигнутого в 80-х годах научно-технического уровня соответствующих отраслей промыш-
Источники информации
Рис. 2. Функциональная схема блока коммутации:
УС — устройство сопряжения; ППБ — приемно-передающий блок; ЭОП — электрический оптоэлектронный преобразователь; ВОЛС — волоконно-оптическая линия связи
ПОСТРОЕНИЕ 5'2001
МОРСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
Рис. 3. Конфигурация кольцевой структуры сети:
ТС — транспортные станции; СРП — оборудование сборки—разборки пакетов; Т — терминалы сети; а — количество транспортных станций
ленности. В этот период радиоэлектронные средства кораблей в основном и были разработаны.
В настоящее время институтами АН РФ в теоретическом плане достигнуты высокие результаты в области оптоэлектроники. Однако в промышленной их реализации мы отстаем. В частности, задерживается создание отечественной элементной базы, а именно: преобразователей, уплотняющих и коммутирующих устройств, удовлетворяющих корабельным требованиям. Тем не менее проведенные на флоте испытания ВОЛС, проложенных во внутренних помещениях корабля и по верхней палубе, выявили их высокие эксплуатационные характеристики [2].
Дальнейшее развитие корабельных систем и комплексов представляется как объединение функций существующей аппаратуры в единую общекорабельную систему обмена информацией на основе общекорабельных КЦ, универсальных абонентских устройств и общекорабельных кабельных контуров связи и передачи данных с применением ВОЛС и оптоэлектроники [3].
Применение оптоэлектроники и ВОЛС имеет ряд преимуществ, в их числе: широкополосность и большая пропускная способность (до десятков Гбит/с); высокая помехозащищенность при любом электромагнитном излучении; малые габариты и масса оптического кабеля ( в 10—12 раз легче электрического); скрытность передачи информации, обусловленная тем, что оптический кабель ВОЛС не излучает электромагнитных сигналов, и др.
К числу важнейших требований, предъявляемых к ОСОИ, относится своевременная доставка сообщений от источника к потребителям информации.
Время доставки сообщений в ОСОИ определяется многими факторами, и в первую очередь, скоростью передачи информации в магистральном канале, количеством и производительностью источников, алгоритмом работы и структурой сети.
Путем несложных расчетов подсчитано время доставки сообщений в зависимости от абонентской емкости сети для системы передачи информации, представленной на рис. 3. Выбор кольцевой структуры сети был обусловлен энергетическими параметрами современных оп-тоэлектронных компонентов и кабеля, позволяющими создавать сети большой емкости при условии использования однонаправленного магистрального канала. Предполагается, что система работает в режиме коммутации пакетов информации, наиболее полно соответствующем характеру обмена между корабельными комплексами [4]. Терминалы сети, принадлежащие различ
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.