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

Актуальность создания сети КВ связи в НАО Проект строительства КВ связи НАО - это вклад в реализацию первого этапа (до 2015 года) Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года,утвержденной Президентом Российской Федерации В. Путиным 1. Обеспечение связью удалённых населённых пунктов с целью упреждающего устранения возможности возникновения чрезвычайных ситуаций и предотвращения гибели людей. 2. Решение проблемы отсутствия современной информационно- телекоммуникационной инфраструктуры, позволяющей осуществлять оказание услуг связи населению и хозяйствующим субъектам на всей территории Арктической зоны Российской Федерации, в том числе на территории Ненецкого автономного округа. 3. Способствование освоению и использованию арктических пространств и ресурсов, увеличение уровня готовности к переходу на инновационный путь развития Арктической зоны Российской Федерации. 4. Обеспечение высокого уровня безопасности северного морского пути, за счет возможности своевременного оповещения уполномоченных органов государственной власти об угрозах. 5. Реализация национальных интересов, а также достижение главных целей государственной политики Российской Федерации в Арктике путем решения основных задач с учетом стратегических приоритетов, определенных в Основах, обеспечивающих национальную безопасность и устойчивое социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации. 2

Открывающиеся возможности Проектируемая сеть цифровой КВ связи – это автономная, телекоммуникационная инфраструктура, которая обеспечивает: резервный транспортный ресурс для комплекса технических средств Ситуационного центра (СЦ) Губернатора НАО для управления регионом в повседневной деятельности и при возникновении чрезвычайных ситуаций; информационное взаимодействие с населенными пунктами региона с недостаточным проникновением или отсутствием существующей телекоммуникационной инфраструктуры; интерфейсную емкость для взаимодействия с комплексной системы экстренного оповещения населения об угрозе или о возникновении чрезвычайных ситуаций (КСЭОН); перспективные потребности взаимодействия с сопредельными территориями в рамках единой информационной системы; телекоммуникационную инфраструктуру в рамках развития Северного морского пути, крайнего Севера и Арктической зоны Российской Федерации; возможность интеграции в систему КВ связи, планируемую к внедрению на территории РФ. 3

Почему КВ? Использование КВ радиосвязи для решения задач проекта обусловлено следующими факторами: Автономная работоспособность сети в условиях отсутствия взаимодействия с существующей телекоммуникационной инфраструктурой; Высокая живучесть системы; Радиопокрытие значительной территории (расстояния между объектами достигают 500+ км.); Радиопокрытие удаленных населенных пунктов при минимальном количестве телекоммуникационного оборудования; Отсутствие потребности в значительной канальной емкости (использование строго регламентируется); Упрощенный доступ к сетевым ресурсам и обеспечение минимального времени готовности оборудования к обмену информацией (менее 10 минут); Недостаточная доступность спутниковой связи (серьезные ограничения по времени доступности связи в течение суток) и высокие эксплуатационные затраты при ее использовании; Сложные природные условия для строительства прочих систем связи (РРЛ, ВОЛС и т.п.) для построения транспортной телекоммуникационной инфраструктуры НАО, обеспечивающей гарантированную доставку сообщений в реальном масштабе времени; Возможность обеспечения связи с подвижными объектами на море, земле и воздухе (в том числе и в рамках телекоммуникационного обеспечения инфраструктуры СМП). 4

Требования к системе КВ связи НАО Проектные решения для построения сети КВ связи НАО должны обеспечить (требования Технического Задания): Обмен речевой информацией; Обмен данными со скоростью до 9,6 кбит/с; Обмен электронными сообщениями ( ) с использованием традиционных почтовых клиентов (MSOutlook, TheBat и т.п.); Обмен текстовыми сообщениями в реальном масштабе времени; Интерфейсное взаимодействие с существующей телекоммуникационной инфраструктурой органов государственной власти и местного самоуправления НАО, служб реагирования на ЧС; Автоматизацию процессов установления и ведения связи при минимальном участии персонала в процессе организации канала связи; Автономное функционирование сети в условиях отсутствия взаимодействия с существующей телекоммуникационной инфраструктуры; Наращивание функциональных возможностей системы без изменения аппаратной части оборудования. Представляемые Исполнителем технические решения в полном объеме удовлетворяют требованиям Заказчика. 5

Структура сети КВ связи НАО Архитектура сети – распределённая звезда; Узлы связи расположены в следующих населенный пунктах НАО: Уровень Населенные пункты, на территории которых располагаются узлы КВ 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 6

Структура сети КВ связи НАО: иерархия, основные радионаправления 7

Структура сети КВ связи НАО: география, основные радионаправления (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. 8

Структура сети КВ связи НАО: география, основные радионаправления (уровень 1, 2). 9

Структура сети КВ связи НАО: география, основные радионаправления (уровень 1, 2, 3). 10

Реализуемые сервисы Обмен речевой информацией Три типа 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 (уровень 1,2); Телефонное оборудование пользователей, включенное в сеть КВ связи через шлюз (уровень 1,2); PTT/Гарнитура приемопередатчика (уровень 3). Обмен данными Обмен данными производится посредством системы передачи данных «Postman III». Основные сервисы обмена данными: передача электронных сообщений ( ) с использованием традиционных почтовых клиентов (MSOutlook, TheBat и т.п.) передача коротких текстовых сообщений; Сервисы обмена данными доступны пользователю через: Графический интерфейс ПК системы «Postman III»; ПК пользователей, включенные в сеть КВ связи через сегмент ЛВС (Ethernet)(удалённый - клиент); 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. 11

Оценка необходимой мощности излучения и типа антенных систем Предпосылки для выбора конфигурации приемо-передающего оборудования и типа антенных систем: Голосовая связь и передача данных по приоритетным направлениям связи; Ограничение по площади размещения антенных систем на площадях Заказчика; Сервисы передачи данных – преимущественное использование в повседневной работе; Сервисы голосовой связи – экстренная связь. Инструмент расчета: Propagation Wizard v 1.7 (Rohde & Schwarz) Ниже приведены результаты проверочных расчетов для 2-х наиболее протяженных радионаправлений: Оценочный расчет показывает, что в условиях нормальной невозмущенной ионосферы выбранная конфигурация оборудования с высокой долей вероятности обеспечит удовлетворительное качество передачи данных по приоритетным радионаправлениям в течение суток. п/п Станция А (Tx)Станция B (Rx) Расстояние, км Механизм распространения р/волн: Земная (З) или пространственная (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 компании R&S для КВ Решения R&S нивелируют основные традиционные недостатки КВ связи Мнение 1: Пользование КВ связью требует серьезных навыков и специфических знаний. Концепция построения оборудования КВ связи R&S ориентирована на реализацию принципов минимального участия пользователя в процессе организации канала связи, что не требует специальных навыков и знаний и доступна широкому кругу специалистов. Мнение 2: КВ радиостанции достаточно громоздки, сложны в использовании и, как правило, требуют значительных по размеру антенн (до нескольких десятков метров). Оборудование R&S может быть компактно размещено на существующих площадях Заказчика (см. соответствующие разделы). Мнение 3: На качество КВ связи влияет множество факторов (состояние ионосферы, атмосферные помехи, солнечная активность т.п.), которые могут сильно ухудшить качество радиоканала, вплоть до полного прекращения обмена информацией между корреспондентами; В решениях КВ связи R&S реализован комплекс самых современных алгоритмов и принципов, обеспечивающих автоматическое ведение связи, помехоустойчивость при неблагоприятных условиях. 13

Модульная архитектура Данная архитектура позволяет: обеспечить возможность гибкого планирования стратегии предоставления основных и дополнительных сервисов; обеспечить высокий уровень масштабируемости сети; гарантировать высокую надежность благодаря возможности оперативной замены вышедших из строя модулей. 14

Состав оборудование системы КВ связи НАО Состав оборудования системы КВ связи определен исходя из предъявленных требований и предварительного расчета бюджета линий связи. Оборудование цифровой КВ связи серии 4100, производимой ОАО «НТЦ Промтехаэро» по лицензии компании «Роде и Шварц»: Радиостанция XK4115D, мощность 150 Вт; Система коммутации каналов (Dispatcher); ПАК передачи данных (Postman lll). Оборудование гарантированного электропитания: Система бесперебойного электропитания 220 В с АВР; Бензиновая электростанция портативного исполнения; Аккумуляторные батареи. Контейнер: Контейнер повышенной готовности «СЕВЕР» ТУ ; Шкаф-контейнер; Антенная мачта. 15

Оборудование радиостанции XK4115D Мощность – 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 (уровень 1, 2,3) 16

Антенна HX002H1 В качестве антенного оборудования для всех узлов КВ связи НАО принято использовать антенну зенитного излучения HX002H1 со встроенным согласующим устройством. Данная антенна представляет собой конструкцию из 4-х вибраторов. Длина – 10,7 м; Ширина – 4,4 м; Вес - 43 кг. На площадках уровня 1 и 2 антенна устанавливается на трубостойке, укрепленной на ребре контейнера. Для площадок уровня 3 антенна устанавливается на любой пригодной мачте. 17

Система коммутации каналов («Dispatcher») Состав: Медиашлюз GW5800: Поддерживаемые интерфейсы – E1(EDSS), FXO/FXS, ЦБ/МБ, 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 уровня 1 и 2. 18

Система коммутации каналов («Dispatcher») Устанавливается в населенных пунктах уровня 1 и 2. 19

Программно-аппаратный комплекс передачи данных («Postman-III») Программное обеспечение: Основные сервисы по передаче данных, реализуемые на базе проектируемого оборудования в рамках проекта: - передача электронных сообщений ( ) с использованием традиционных почтовых клиентов (MSOutlook, TheBat и т.п.); - передача коротких текстовых сообщений; Аппаратная реализация: - ноутбук Panasonic Core i \M или аналоги Устанавливается в населенных пунктах уровня 1,2,3. 20

Структурная схема узла 1 и 2-го уровня 21 Приемопередатчик XK4115D КВ антенна HX002H1 GPS антенна ПАК Postman-III Консоль диспетчера GB5800 (в т.ч. 15 LCD) Сервер баз данных DB5800 Медиашлюз GW5800 E1 (EDSS), FXO/FXS LB (M), SIP, E&M, TETRA MMI: , IM, факс MMI: управлениеPTT: голос Пользователи системы/ диспетчерский персонал Существующее телекоммуникационное оборудование, АТС, смежные системы Ethernet ЛВС узла КВ связи RF Управл.

Структурная схема узла 3-го уровня 22 Приемопередатчик XK4115D КВ антенна HX002H1 GPS антенна ПАК Postman-III MMI: , IM, факс Пользователи системы/ диспетчерский персонал Ethernet ЛВС узла КВ связи RF Управл. MMI: управление PTT: голос

Оборудование электропитания «Power-One» производства ООО "Энерго Системы"системы КВ связи Система электропитания 220 В: Выпрямитель ~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. Инвертор =48В / ~220В - 1,8 кВА 2 шт.; Бензиновая электростанция портативного Исполнения - HONDA модель GX630; Итого: обеспечение бесперебойной работы оборудования в течении 12 часов. Размещается на каждом узле сети. 23

Структурная схема электропитания узла связи 24 Решения для электропитания в аварийном режиме: - Электропитание от АКБ в течение 1 ч.; - Остальное время – питание от БГУ. Требования к электропитанию: Система бесперебойного питания, обеспечивающая автономную работу: - в режиме ожидания не менее чем 12 часов (200 Вт); - в режиме использования не менее чем 8 часов (1,5 к Вт).

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. 25

26 Переносной шкаф-контейнер 1. Все детали шкафов-контейнеров изготавливаются в соответствии с ТУ из полиэтилена. 2. Повышенная устойчивость к механическим и климатическим воздействиям. 3. Диапазон температур от -67 С до + 70 С. 4.Габариты, мм: 692 x 737 x 930 (Шх ГхВ); 5. Возможна герметизация - класс защиты IP 67; 6. Масса с оборудованием не более 68 кг; 7. Две ручки для переноски, интегрированные в корпус шкафов- контейнеров. 8.Шкафы-контейнеры прошли испытания по ГОСТ РВ , ГОСТ РВ под контролем военной приёмки. Устанавливается в населенных пунктах 3 уровня.

Размещение оборудования 1 Вариант: Существующие помещения. Размещение оборудования на существующих площадях ГУП НАО «НКЭС» Размещение на площадках 1 и 2-го уровня. 2 Вариант: Проектируемый телекоммуникационный контейнер. Размещение на площадках 1 и 2-го уровня. 3 Вариант: Переносной блок-контейнер. Размещение на площадках 3-го уровня. Аккумуляторные батареи и антенно-такелажное имущество для проектируемого оборудования связи в каждом населённом пункте 3-го уровня размещается в отдельных ларях. 27

Стоимость реализации проекта 28

Необходимые исходные данные для реализации проекта Разрешение на использования частот в диапазоне 1,5 – 10 МГц (не менее 10 номиналов); Технические условия на подключение к внешним инженерным сетям, а именно: технические условия на размещение, электропитание, заземление и присоединение к существующей телекоммуникационной инфраструктуре проектируемого оборудования; Информация о существующих площадках потенциально пригодных для размещения оборудования; Информация о схемах электроснабжения объектов; Инженерные изыскания на площадках. 29

Выводы Реализация данного проекта позволит создать резервную сеть КВ связи с высокими оперативными характеристики, что обеспечит: 1. Резервирование каналов связи комплекса технических средств Ситуационного центра (СЦ) Губернатора НАО для управления регионом в повседневной деятельности и при возникновении чрезвычайных ситуаций; 2. Резервные каналы связи комплексной системой экстренного оповещения населения; 3. Уникальный инструмент управления для повышения эффективности работы правительства региона; 4.Надёжную поддержку целостности и устойчивости системы управления регионом в целях обеспечения безопасности населения; 5. Повышенную готовность к реагированию при возникновении и ликвидации чрезвычайных ситуаций; 6. Информационное взаимодействие с населенными пунктами региона при выходе из строя существующей телекоммуникационной инфраструктуры; 7. Телекоммуникационную инфраструктуру в рамках развития Северного морского пути, крайнего Севера и Арктической зоны Российской Федерации. 30

Выводы Реализация данного проекта позволит создать резервную сеть КВ связи, имеющую уникальные характеристики: 1. Гарантированная доставка информации в условиях отсутствия основных существующих каналов связи; 2.Автономность: обмен речевой информацией и данными независимо от существующей телекоммуникационной инфраструктуры; 3. Высокая степень живучести: устойчивость к внешним разрушающим воздействиям природного и техногенного характера, воздействия случайных и преднамеренных помех,отсутствие электропитания; 4. Высокая надёжность аппаратных компонентов системы; 5. Минимальный набор оборудования для обеспечения требуемых сервисов. 31 КВ связь

Примеры практического применения оборудования КВ связи НАО 32

Схема демонстрационной сети КВ связи 33