Программно-аппаратный модуль управления регионом в экстренных ситуациях на основе системы цифровой коротковолновой связи Основные технические решения Версия 1 Нарьян-Мар, 2014

Актуальность создания сети КВ связи в НАО Проект строительства КВ связи НАО – вклад в реализацию первого этапа (до 2015 года) Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года Проектируемая сеть цифровой КВ связи – это автономная, телекоммуникационная инфраструктура, которая: обеспечивает резервный транспортный ресурс для систем управления регионом в том числе и в экстренных ситуациях; обеспечивает гарантированную доставку сообщений между удаленными труднодоступными населенными пунктам НАО; обеспечивает интерфейсную емкость для взаимодействия с КСЭОН, иными действующими системами оповещения населения, системами Ситуационного центре губернатора НАО и системами, обеспечивающими управление субъектом; обеспечивает перспективные потребности взаимодействия с сопредельными территориями, взаимодействия в рамках обеспечения инфраструктуры СМП;

Почему КВ? Использование КВ радиосвязи для решения задач проекта обусловлено следующими факторами: Необходимость охвата значительной территории (расстояния между объектами достигают 500+ км); Охват удаленных населенных пунктов при минимальном количестве телекоммуникационного оборудования коммутации и ретрансляции; Отсутствие потребности в значительной канальной емкости (связь резервная, использование строго регламентируется); Возможность обеспечения автономной работоспособности сети в условиях отсутствия взаимодействия с существующей телекоммуникационной инфраструктуры; Упрощенный доступ к сетевым ресурсам и обеспечение минимального времени готовности телекоммуникационного оборудования (менее 10 минут); Недостаточная доступность спутниковой связи (серьезные ограницения по времени доступности связи в течение суток); Сложность условий для строительства прочих средств связи (РРЛ, ВОЛП) для построения транспортной телекоммуникационной инфраструктуры НАО, обеспечивающей гарантированную доставку сообщений в реальном масштабе времени; Возможность обеспечить взаимодействие с подвижными объектами на море (в том числе и в рамках телекоммуникационного обеспечения инфраструктуры СМП).

Требования к системе КВ связи НАО Решения для сети КВ связи НАО должно обеспечить (требования Задания): Передача данных со скоростью до 9,6 кбит/с и голосовой информации; Интерфейсное взаимодействие с существующей телекоммуникационной инфраструктурой органов государственной власти НАО, органов местного самоуправления НАО, служб реагирования на ЧС; Обеспечение обмена электронными сообщениями ( ) с использованием традиционных почтовых клиентов (MSOutlook, TheBat и т.п.); Обеспечение обмена текстовыми сообщениями в реальном масштабе времени; Обеспечение автоматизации процессов установления и ведения связи; Обеспечение автономной работоспособности сети в условиях отсутствия взаимодействия с существующей телекоммуникационной инфраструктуры; Обеспечение наращивания функциональных возможностей Системы без изменения аппаратной части оборудования. Представляемые Исполнителем технические решения в полном объеме удовлетворяют требованиям Заказчика.

Структура сети КВ связи НАО 3 уровня; Узлы в населенный пунктах НАО; Уровень Населенные пункты, на территории которых располагаются узлы ВЧ связи Количество узлов 1 (Административный центр субъекта РФ) г. Нарьян-Мар 1 2 (Административные центры сельсоветов) Шойна, Несь, Ома, Нижняя Пёша, Индига, Бугрино, Коткино, Оксино, Каменка, Великовисочное, Хорей- Вер, Харута, Каратайка, Амдерма, Усть-Кара 15 3 (Сельские населенные пункты) Кия, Чижа, Верхняя Мгла, Вижас, Снопа, Волонга, Белушье, Верхняя Пёша, Волоковая, Выучейский, Хонгурей, Пылемец, Лабожское, Щелино, Тошвиска, Тельвиска, Макарово, Красное, Куя, Нельмин-Нос, Андег, Варнек 22

Структура сети КВ связи НАО: иерархия, основные направления связи.

Структура сети КВ связи НАО: география, основные направления связи (уровень 1). Центральный узел сети КВ связи НАО; Резерв приемопередающего и диспетчерского оборудования; Размещение основного и резервного комплектов на разных площадках. Центральный узел сети КВ связи НАО; Резерв приемопередающего и диспетчерского оборудования; Размещение основного и резервного комплектов на разных площадках.

Структура сети КВ связи НАО: география, основные направления связи (уровень 1, 2).

Структура сети КВ связи НАО: география, основные направления связи (уровень 1, 2, 3).

Реализуемые сервисы Голосовые вызовы Три типа голосовых вызовов: Индивидуальный вызов (оператор станции 1 – оператор станции 2); Групповой вызов (оператор станции 1 – операторы заранее определенных нескольких станций); Циркулярный вызов. Голосовые вызовы доступны пользователю через: PTT/Гарнитура диспетчерского оборудования (узлы 1,2 уровень); Телефонное оборудование пользователей, включенное в сеть КВ связи через шлюз (1,2 уровень); PTT/Гарнитура приемопередатчика (узлы 3 уровень). Передача данных Доступ к ПД посредством Postman III производства R&S. Основные сервисы ПД: обеспечение обмена электронными сообщениями ( ), в т.ч. с использованием MSOutlook, TheBat и т.п.; обеспечение обмена текстовыми сообщениями в реальном масштабе времени. Передача данных доступна пользователю через: Графический интерфейс оборудования Postman III; ПК пользователей, включенные в сеть КВ связи через сегмент ЛВС (Ethernet). Интерфейсное взаимодействие Реализация возможности интерфейсного взаимодействия с существующими и перспективными сетями и системами НАО организуется при помощи набора интерфейсного оборудования, входящего в состав каждого узла сети. Перечень доступных и реализуемых интерфейсов приведен на отдельном слайде.

Оценки необходимой мощности излучения и конфигурации антенных систем Предпосылки для выбора конфигурации приемо-передающего оборудования, типа антенных систем: Голосовая связь и передачи данных по приоритетным направлениям связи; Ограничения по возможностям размещения антенн на площадях Заказчика; Сервисы передачи данных – преимущественное использование в повседневной работе; Сервисы голосовой связи – экстренная связь. Инструмент расчета: Rohde & Schwarz Propagation Wizard v 1.7 Результаты проверочных расчетов для 2 наиболее протяженных трасс: Оценочный проверочный расчет показывает, что в условиях нормальной невозмущенной атмосферы выбранные конфигурации оборудования с высокой долей вероятности обеспечат возможность передачи данных с использованием проектируемой сети КВ связи НАО по обозначенным приоритетным направлениям связи в течение суток. п/п Станция А (Tx)Станция B (Rx) Расстояни е, км Мех. Распр. р/волн: Земная (З) или пространственна я (П) волна Результаты Название населенного пункта Доступность связи, ч/сутки Мин. угол закрытия горизонта (° ) С/Ш = 10 дБС/Ш = 5 дБС/Ш = 10 дБС/Ш = 5 дБ 1Нарьян-Мар Усть-Кара 516П Нарьян-Мар Амдерма 419П

Преимущества решений R&S для КВ Решения R&S нивелирует основные традиционные недостатки КВ связи. Мнение 1: Пользование КВ связью требует серьезных навыков и специфических знаний. Эксплуатация оборудования КВ связи R&S не требует специальных навыков и знаний и доступна широкому кругу специалистов. Мнение 2: КВ рации достаточно громоздки, сложны в использовании и, как правило, требуют значительных по размеру антенн (до нескольких десятков метров). Оборудование R&S может быть компактно размещено в том числе и на существующих площадях Заказчика (см. соответствующие разделы). Мнение 3: На качество КВ связи влияет множество причин. Атмосферные помехи, солнечная активность, неблагоприятные метеоусловия могут сильно затруднить или полностью дезорганизовать связь на определённых участках диапазона частот. В решениях КВ связи R&S реализован комплекс самых современных алгоритмов и принципов, обеспечивающих автоматическое ведение связи, помехоустойчивость при неблагоприятных условиях.

Состав оборудование системы КВ связи НАО Состав оборудования системы КВ связи определен исходя из предъявленных требований и предварительного расчета бюджета линий связи. Оборудование КВ связи: Радиостанция XK4115D мощностью 150 Вт; Антенна HX002H1; Диспетчерское оборудование (Медиашлюз GW5800, сервер БД DB5800, консоль диспетчера GB5800); Оборудование передачи данных Postman lll; Оборудование гарантированного электропитания: Система бесперебойного электропитания 220 В с АВР; Бензиновая электростанция портативного исполнения; Аккумуляторные батареи. Контейнер: Контейнер повышенной готовности конструктивной системы «СЕВЕР» ТУ ; Шкаф-контейнер; Антенная мачта.

Оборудование КВ связи R&S производства ОАО «НТЦ Промтехаэро»: Радиостанция XK4115D Радиостанция XK4115D: Мощность передатчика – 150 Вт; Диапазон рабочих частот – 1,5 – 30 Мгц; Алгоритм автоматического выбора каналов – ALE 3G; Время готовности к работе – 10 мин; Максимальная потребляемая мощность – 580 Вт; Габариты – 481 mm × 481 mm × 132 mm (3 HU); Диапазон рабочих температур - –20 °C до +55 °C при влажности 95%; Время наработки на отказ – часов (5,7 лет); Среднее время ремонта – < 30 мин. Устанавливается в населенных пунктах 1, 2 и 3-го уровней.

Оборудование КВ связи R&S производства ОАО «НТЦ Промтехаэро»: КВ антенна В качестве антенного оборудования для всех узлов КВ связи НАО принято использовать антенну зенитного излучения HX002H1 с согласующим устройством в комплекте. Данная антенна представляет собой конструкцию из 4-х вертикальных диполей. Длинна – 10,7 м; Ширина – 4,4 м; Вес - 43 кг. На площадках 1 и 2-го уровней антенна устанавливается на трубостойке, укрепленной на ребре контейнера. Для площадок 3-го уровня предусмотреть спецификацию типовых комплектов оборудования, без разработки проекта установки.

Оборудование КВ связи R&S производства ОАО «НТЦ Промтехаэро»: Диспетчерское оборудование Медиашлюз GW5800: Поддерживаемые интерфейсы – E1(EDSS), FXO/FXS, LB(M), SIP, E&M, TETRA; Максимальная потребляемая мощность – 50 Вт; Габариты – mm x mm x mm; Диапазон рабочих температур - 0 °C to +55 °C; Время наработки на отказ – часов. Сервер баз данных DB5800: Хранение информации о конфигурации сети. Максимальная потребляемая мощность – 35 Вт; Габариты – mm x mm x mm (19" x 1U); Диапазон рабочих температур - 0 °C to +55 °C; Время наработки на отказ – час. Консоль диспетчера GB5800: Обеспечение интерфейсов для подключения аудиопанели(гарнитуры) и модуля управления. Максимальная потребляемая мощность – 35 Вт; Габариты – mm x mm x mm (19" x 1U); Диапазон рабочих температур - 0 °C to +55 °C; Время наработки на отказ – час. Устанавливается в населенных пунктах 1 и 2 уровней.

Оборудование КВ связи R&S производства ОАО «НТЦ Промтехаэро»: Оборудование передачи данных Программное обеспечение: Основные сервисы по передаче данных, реализуемые на базе проектируемого оборудования в рамках проекта: обеспечение обмена электронными сообщениями ( ) с использованием традиционных почтовых клиентов (MSOutlook, TheBat и т.п.); обеспечение обмена текстовыми сообщениями в реальном масштабе времени. Аппаратная реализация: Ноутбук Panasonic Core i \M или аналоги Устанавливается в населенных пунктах 1, 2 и 3-го уровней.

Организуемые интерфейсы Уровень узла сети Обеспечивающее интерфейс оборудование в составе узла Тип интерфейса 1 Консоль диспетчера GB5800 PTT/Гарнитура (Голос) UI Управления связью оператором Postman III (PC) UI Postman: /передача сообщений для оператора Коммутатор ЛВС 24 port Ethernet для подключения ПК оператора и отправки почты. Ethernet для подключения узла ВЧ связи к SIP UA Шлюз GW5800 E1 (ISDN PRI) для присоединения к АТС 4xFXS для присоединения к ТА; 4xFXO для присоединения к АТС. 2 Консоль диспетчера GB5800 PTT/Гарнитура (Голос) UI управление связью оператором Postman III (PC) UI Postman: / передача сообщений для оператора Коммутатор ЛВС 24 port Ethernet для подключения ПК оператора и отправки почты. Шлюз GW5800 E1 (ISDN PRI) для присоединения к АТС 4xFXS для присоединения к ТА; 4xFXO для присоединения к АТС. 3 Приемопередатчик XK4115D PTT/Гарнитура (Голос) UI управления связью оператором Postman III (PC) UI Postman: / передача сообщений для оператора Коммутатор ЛВС 24 port Ethernet для подключения ПК оператора и отправки почты.

Структурная схема узла 1,2-го уровня

Структурная схема узла 3-го уровня

Оборудование электропитания системы КВ связи Power-One ООО "Энерго Системы" Система электропитания 220 В: Выпрямительная часть ~220В / =48В - системная корзина 4,8 к Вт с 3-мя блоками 1,2 к Вт (максимальная ёмкость 4 блока по 1,2 к Вт); Аккумуляторная батарея - 12В 75Ач 4 шт. Инверторная часть =48В / ~220В - 1,8 кВА 2 шт.; Бензиновая электростанция портативного Исполнения - HONDA модель GX630; Аккумуляторная батарея - 12В 75Ач 4 шт. Итого: обеспечение бесперебойной работы оборудования в течении 12 часов. Размещается на каждом узле сети.

Структурная схема электропитания узла

Контейнер повышенной готовности конструктивной системы «СЕВЕР» Соответствие: ТУ , ГОСТ , СНиП , СНиП II Габариты, мм: 6000 х 2500 х 3000 (Дх ШхВ); Масса с оборудованием 4,5 тонны; Класс помещения ГОСТ :3 а.; Состав помещений: тамбур, агрегатная, аппаратная. Укомплектован инженерными системами: ОВиК, пожаротушение. Устанавливается в населенных пунктах 1 и 2 уровней.

Размещение оборудования Размещение оборудования на узлах 1 и 2-го уровней: Все оборудование узлов 1 го и 2 го уровня (1, 2 тип узла) размещается в проектируемых телекоммуникационный контейнерах. Размещение оборудования коротковолновой связи может быть предусмотрено на этапе разработки технологического проекта в существующих помещениях контейнерного типа, зданиях/помещениях связи ГУП НАО «НКЭС» при наличии такой возможности, подтвержденной выданными техническими условиями. Проектируемое оборудование связи в каждом населённом пункте 1 и 2-го уровня (1, 2 тип узла) размещается в 1-м типовом 19-ти дюймовом шкафу 600 х 600 х 2000 мм массой не более 150 кг (с оборудованием). Антенные устройства разместить на трубостойках на крыше телекоммуникационного контейнера. Проектируемое оборудование бесперебойного электропитания в каждом населённом пункте 1 и 2-го уровня размещается в отдельном помещении (отсеке) проектируемого контейнера площадью не менее 4 кв. м., допускающее установку оборудования размером не менее 1000 х 700 х 700 мм, приспособленном для размещения АДЭС, бензиновых электроустановок, где также предусмотрен отсек для размещения АКБ. Размещение оборудования на узлах 3-го уровней: Проектируемое оборудование связи в каждом населённом пункте 3-го уровня (3 тип узла) размещается в 1-м типовом 19-ти дюймовом шкафу-контейнере массой не более 150 кг; Аккумуляторные батареи и антенно-такелажное имущество для проектируемого оборудования связи в каждом населённом пункте 3-го уровня размещается в отдельных ларях.

Стоимость реализации проекта Раздел Количество площадок, на котором устанавливается оборудование Стоимость оборудования на 1 площадку, руб. Итого стоимость оборудования на все необходимые площадки, руб. КВ Радио ,6 Радиопередающее оборудование (в том числе АФУ) , ,9 Postman III (оборудование передачи данных) , ,3 Диспетчерское оборудование , ,0 RNMS (1 комплект) ,3 Размещение оборудования ,0 Контейнер с инженерными системами ,0 Шкафы контейнеры и мачты (3 уровень) ,0 Система гарантированного электропитания (ИБП, АКБ на 3 часа) , ,0 Система гарантированного электропитания (БГУ на 12 часов) , ,0 ЗИП ,2 Доставка комплекта оборудования из Н.-Новгорода на площадку размещения в НАО , ,0 СМР/ПНР ,0 СМР/ПНР на площадках 1,2 уровня (монтаж контейнера, оборудования) , ,0 СМР/ПНР на площадках 3 уровня (монтаж мачты и оборудования) , ,0 ИТОГО ,8

Риски реализации проекта Необходимость получения разрешения на использования частот в диапазоне 1,5 – 10 МГц (не менее 10 номиналов); Отсутствие Технических условий на подключение к внешним инженерным сетям, а именно: технические условия на размещение, электропитание, заземление и присоединение к существующей телекоммуникационной инфраструктуре проектируемого оборудования на этапе проектирования; Отсутствие информации о существующих площадках потенциально пригодных для размещения оборудования; Отсутствие информации о схемах электроснабжения объектов на этапе проектирования; Отсутствие инженерных изысканий на площадках.

Выводы 1. Создание сети КВ связи на территории Ненецкого автономного округа позволит обеспечить базу для создания единой сети экстренного оповещения населения региона, тем самым обеспечивая поддержку стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации. 2. Для развертывания системы экстренного оповещения проектом предлагается использовать оборудование цифровой КВ связи R&S серии 4100, изготавливаемое ОАО «НТЦ Промтехаэро» по условиям лицензии. 3. Реализация проекта позволит обеспечить сервисами передачи данных, передачи текстовых сообщений, , передачей голосовых сообщений самые удаленные от административного центра населенные пункты при минимальном наборе телекоммуникационного оборудования. 4. Отсутствие достаточных исходных данных может значительно сказаться на сроках реализации проекта и стоимости его реализации.

Примеры практического применения оборудования КВ связи НАО