Формалізований опис мобільних радіомереж передачі даних в інтересах ведення радіоелектронної боротьби

Размещено на http://www.allbest.ru/

Формалізований опис мобільних радіомереж передачі даних в інтересах ведення радіоелектронної боротьби

Коротков М.М., Прис Г.П., Очіченко Р.А., Шемендюк О.В., Радченко М.М., Панченко С.М., Самелюк В.П.

Військовий інституту телекомунікацій та інформатизації, м. Київ

В процесі реалізації мережецентрічної концепції розвитку збройних сил системи радіозв'язку армій розвинених держав світу зазнають суттєвих змін, що відбивається на утриманні конфлікту систем радіозв'язку та радіоелектронної боротьби (РЕБ). Для тактичної ланки управління (ТЛУ) сухопутних військ США і НАТО ці зміни можна назвати революційними, оскільки вони означають остаточну відмову від аналогових радіоліній прямого зв'язку між пунктами управління і перехід до цифрових мереж інтегрального обслуговування, що об'єднує всіх учасників бойових дій в єдиний інформаційний простір. Основою таких мереж повинні стати мобільні радіомережі пакетної передачі даних, побудовані за допомогою засобів радіозв'язку нового покоління.

З позицій системи РЕБ мобільні мережі передачі даних є об'єктами радіоелектронного придушення, тому питання розкриття структури радіомереж, визначення їх можливостей за обсягом переданої інформації представляють особливий інтерес.

У цій статті розглядається варіант формалізованого опису мобільних адаптивних радіомереж передачі даних ТЛУ, який пропонується використовувати для розробки способів застосування перспективних систем РЕБ.

Завдання формулюється так: система РЕБ має можливості реалізації різних способів радіоелектронного придушення систем радіозв'язку; з урахуванням даних радіоелектронної розвідки, що фіксуються системою радіоелектронної-інформаційного забезпечення, потрібно отримати формалізований опис радіомережі передачі даних, за допомогою якого може бути синтезований оптимальний за обраними критеріями алгоритм деструктивного впливу на мережу.

Необхідна ступінь деталізації опису радіомережі передачі даних визначається вирішуваних завдань і змістом способів радіоелектронного придушення, що мають різну ефективність при використанні в інтересах руйнування мобільних адаптивних мереж.

Якщо розглядати мобільну мережу передачі даних як сукупність вузлів зв'язку та ліній радіозв'язку між ними, то слід припустити, що існує можливість руйнування мережі шляхом застосування відомого способу придушення ліній радіозв'язку, заснованого на постановці відповідних перешкод (розвідка радіолінії - придушення). Однак ефективність такого способу можна поставити під сумнів з таких причин:

по-перше, відповідно до перспектив розвитку систем радіозв'язку ТЛУ має місце суттєве зростання кількості вузлів передачі даних і можливих ліній зв'язку в мережах; мобільний радіомережа передача дані

по-друге, тривалість циклу розвідки лінії радіозв'язку може перевищувати тривалість передачі інформації між вузлами мережі (при пакетної передачі даних тривалість переданого кадру” може становити одиниці мілісекунд);

по-третє, придушення окремих ліній зв'язку не гарантує виключення можливості передачі тих же повідомлень по інших лініях зв'язку шляхом зміни маршруту передачі даних;

по-четверте, практично виключається можливість протидії доставці повідомлень при багатомаршрутній передачі;

по-п'яте, має місце невизначеність в призначенні цілей радіоперешкод, оскільки сигнали приймаються всіма радіотерміналами в межах зон електромагнітної доступності випромінюючих засобів;

по-шосте, зростає складність визначення ролі кожного вузла передачі даних в процесі передачі повідомлень.

З огляду на особливості функціонування радіомереж пакетної передачі даних, випромінювання, що фіксуються системою радіоелектронно-інформаційного забезпечення від вузла мережі, можуть мати різний характер. Їх можна інтерпретувати як передачу службової інформації для формування таблиці маршрутизації; запит на передачу даних на адресу кореспондента; підтвердження готовності прийому інформації; передачу пакетів даних адресату; підтвердження прийому інформації; запит на повторну передачу інформації. При цьому джерело радіовипромінювання може формувати випромінювання як в інтересах прийому-передачі даних для власної абонентської мережі, так і в інтересах маршрутизації даних від інших вузлів мережі. В таких умовах за фактом реєстрації одиничного випромінювання система радіоелектронної-інформаційного забезпечення не має можливості однозначно визначити роль вузла передачі даних в процесі обміну повідомленнями.

Можливі способи визначення ступеня участі вузлів передачі даних при обслуговуванні кожного повідомлення можуть бути розроблені на основі більш досконалої системи радіоелектронної-інформаційного забезпечення, до якої повинні пред'являтися досить жорсткі вимоги: здатність ведення розвідки з великим просторовим розмахом у всьому радіохвиль, що використовується для передачі даних; безперервність ведення розвідки з можливістю виявлення і пеленгування джерел радіовипромінювань при мінімальній тривалості випромінювання у всіх режимах функціонування мережі включаючи режими підвищеної скритності; обробка та узагальнення даних розвідки в реальному масштабі часу.

Тільки така практично ідеальна система здатна фіксувати все випромінювання від вузлів передачі даних та розкривати справжню топологію мережі. Обробка отриманих даних у вигляді встановлення! тривалості і тимчасової черговості випромінювань виявить вузли - джерела інформації, вузли - одержувачі інформації, вузли - маршрутизатори. Подальша обробка результатів дозволить визначати і прогнозувати маршрути передачі даних в мережі, встановлювати значимість окремих вузлів для функціонування мережі в цілому, здійснювати локалізацію фрагментів мережі за обсягом циркулюючої інформації.

Однак навіть при наявності ідеалізованих вихідних даних існує фактор впливу, який буде визначати достовірність отриманих результатів. Цим фактором є обсяг навантаження в мережі. При великій кількості обслуговуваних повідомлень побудова тимчасової черговості випромінювань для кожного повідомлення може стати складною і навіть нездійсненним завданням, особливо при багатоскачкових маршрутах доставки повідомлень. Підвищення складності проявляється в необхідності ідентифікації пакетів даних за належністю до певних повідомленнями. На сигнальному (фізичному) рівні вирішити таке завдання неможливо, необхідний аналіз випромінювань на більш високих рівнях еталонної моделі взаємодії відкритих систем. З цієї причини вимога до глибини обробки результатів розвідки істотно зростає, що тягне за собою необхідність подолання додаткових проблем технічного характеру і тимчасових витрат. Таким чином, застосування традиційного способу придушення радіоліній шляхом постановки відповідних перешкод для руйнування мобільних мереж передачі даних можна вважати малоперспективним.

Обмежене застосування також матиме спосіб радіопридушення мережі шляхом постановки загороджувальних перешкод по частоті, часу і простору. Даний спосіб приносить позитивний ефект і не вимагає великого обсягу даних для формування перешкод, однак пов'язаний з великими енергетичними затратами, ускладнює функціонування інших радіотехнічних систем, а також створює складності в управлінні власними засобами РЕБ.

Максимальної ефективності слід очікувати від способів радіоелектронного придушення, які враховують внутрішні особливості функціонування радіомереж передачі даних. Мобільні адаптивні мережі передачі даних ТЛУ є здатними до самоорганізації, тобто відсутнє централізоване управління при створенні мережі, її реконфігурації і транспортуванні повідомлень. Ця особливість виключає можливість руйнування мережі системою РЕБ шляхом пошуку і радіоелектронного придушення приймального пристрою центральної (базової) станції або шляхом придушення єдиного для мережі передачі даних каналу синхронізації руйнування мережі системою РЕБ шляхом пошуку і радіоелектронного придушення приймального пристрою центральної (базової) станції або шляхом придушення єдиного для мережі передачі даних каналу синхронізації.

На нашу думку, одним із дієвих способів руйнування мережі слід вважати цільове радіоелектронне придушення окремих радіотерміналів (вузлів мережі), що мають важливе значення для функціонування мережі в цілому. Реалізація такого способу можлива шляхом створення просторово зосереджених в районах розміщення вузлів передачі даних завадових електромагнітних полів. При цьому формалізоване опис мережі повинно забезпечувати виявлення таких значущих вузлів і оцінку ефективності деструктивних впливів системи РЕБ на мережу передачі даних.

Специфіку мобільних адаптивних мереж можна врахувати, якщо розглядати модель мережі передачі даних, що складається з N вузлів, при наступних умовах:

кожен вузол є джерелом (споживачем) інформації, а при необхідності - маршрутизатором мережі передачі даних;

вузли мережі являють собою радіотермінали, які не мають фіксованих зв'язків між собою, але здатні створювати лінії прямого зв'язку один з одним з урахуванням електромагнітної доступності;

пропускна здатність радіотерміналів в загальному випадку різна; алгоритми маршрутизації, які використовуються в мережі, забезпечують рівномірну завантаження ліній зв'язку та мінімальні витрати пропускної здатності на передачу службової інформації.

Для опису топології такої мережі зручно використовувати матрицю зв'язності такого вигляду:

де: Размещено на http://www.allbest.ru/

- елементі aij відображають наявність або відсутність прямої святи між відповідними вузлами та приймають значення 0 або 1 при відсутності і наявності зв'язку відповідно;

- кількість вузлів мережі, з якими є лінії прямого зв'язку від i - го вузла.

Сума діагональних елементів матриці (1) визначає кількість дуплексних ліній зв'язку в мережі (М):

Для зовнішніх коштів радіоконтролю радіомережа передачі даних являє собою сукупність джерел радіовипромінювання, приналежність яких до мережі з якоюсь мірою достовірності можна визначити на основі спектрального аналізу випромінюваних радіосигналів. При цьому в якості вихідних даних приймаються енергетичний потенціал, ширина спектра випромінюваного сигналу і координати джерел радіовипромінювань - все те, що можна почерпнути з результатів радіоконтролю.

Найпростішим способом вирішення завдання можна вважати виявлення мережевих взаємозв'язків за допомогою розрахунку кругових зон радіодоступності навколо точок на карті з координатами джерел радіовипромінювань. Умовою наявності прямого зв'язку між вузлами мережі є взаємне розташування радіотерміналів в межах зон радіодоступності кореспондентів.

Простота рішення задачі не викликає сумнівів, проте дана модель може стати тільки основою для більш точних методів. Зокрема, найбільш прийнятною є методика, викладена в рекомендаціях Міжнародного союзу електрозв'язку Р.1546-1. Її сутність зводитися до розрахунку ослаблення радіохвиль між передавачем і приймачем з урахуванням діапазону частот (від 30 до 30 000 МГц), рельєфу місцевості на трасі поширення, умов забудови (місто, передмістя, сільська місцевість), кліматичних умов! Розрахунок заснований на емпіричних співвідношеннях, отриманих в результаті узагальнення статистичних даних.

Для прикладу на наведеному нижче малюнку представлений можливий варіант форми зон радіодоступності і структури мережі, отриманий в результаті розрахунків за пропонованою методикою для фіксованих вихідних даних.

Рис. 1. Виявлення мережевих взаємозв'язків за допомогою розрахунку зон радіодоступності

Мережева структура отримана в результаті розрахунків, дозволяє побудувати матрицю зв'язності (1). Розмірність і значення елементів матриці зв'язності є необхідними, але не достатніми умовами для опису мережі передачі даних, оскільки не дають однозначної оцінки ролі окремих вузлів і ліній зв'язку в інформаційнім обміні.

В цьому випадку можливий тільки частковий аналіз структури мережі, який не забезпечує отримання розгорнутих висновків.

Так для структури мережі, представленої на малюнку, очевидним є важливість 4 - го вузла. Саме від цього вузла утворюється максимальна кількість ліній зв'язку, що робить його привабливим для використання в якості маршрутизатора при передачі великої кількості повідомлень. Але значимість вузлів і утворених від них лінії зв'язку повинна бути підтверджена відповідними можливостями по передачі інформації

Потенційні можливості мережі передачі даних мережі передачі даних за обсягом передається інформації можна уявити у вигляді вектора пропускної здатності вузлів мережі:

де: С' = к1В1 - пропускна здатність i - го вузла;

Кii - максимальна кількість незалежних каналів, що створюються радіотерміналів i - го вузла;

В1 - максимальна швидкість передачі інформації, забезпечується одноканальним радіотерміналів (біт/с).

Оцінка вектора (3) можлива за вихідними даними від системи радіоконтролю на основі розрахунків або ідентифікації джерел радіовипромінювання за належністю до класу радіотерміналів, характеристики яких відомі.

Пропускна здатність кожного вузла мережі визначає потенційне значення середньої пропускної здатності утворених з його участю лінії зв'язку. Так наприклад, i - й вузол з пропускною спроможністю С'i здатний створити aii ліній зв'язку з середньою пропускною здатністю кожної лінії С'i / aii.

З урахуванням цього на основі матриці зв'язності (1) і вектора пропускної здатності (3) можна створити матрицю потенційних значень середньої пропускної здатності ліній зв'язку мережі:

Елементи матриці утворені відповідно до правила: С'ii = C'j;

С'ii = 0 при i ? j, якщо відповідний елемент матриці CONai = 0;

С'ijij = Ci / aij при i ? j, якщо відповідний елемент матриці CONai = 1.

У загальному випадку матриця (4) є не симетричною через відсутність повнозв'язну вузлів і різної пропускної здатності радіотерміналів, однак для симетричних ліній зв'язку реальна пропускна здатність лінії обмежується можливостями кореспондента з мінімальною пропускною спроможністю. У зв'язку з цим більш коректним описом стане симетрична матриця значень середньої пропускної здатності лінії зв'язку ¦Cij.¦. елементи якої отримують шляхом уточнення відповідних елементів матриці ¦C'ij.¦.

Алгоритм уточнення є процедуру перерозподілу пропускної здатності лінії зв'язку за умови Сij = Cji.

Уточнені значення пропускної здатності лінії зв'язку переносяться на відповідні позиції матриці (4). У результаті здійснюється перехід до матриці середніх значень пропускної здатності лінії зв'язку радіомережі передачі даних:

де: Сij - середнє значення пропускної здатності лінії зв'язку між i-м і j-м вузлами (Сij = Cji);

- пропускна здатність i- вузла мережі з урахуванням можливостей сусідніх вузлів.

Отриману в результаті перетворення матрицю (5) можна вважати адекватним відображенням можливостей радіомережі передачі даних по пропускній здатності.

Спільний аналіз матриці зв'язності і матриці середніх значень пропускної здатності лінії зв'язку радіомережі передачі даних дозволить виявити значимість вузлів передачі даних не тільки з позиції збереження топології мережі, але і з позиції виконання вимог до обсягу переданої інформації та забезпечення своєчасної доставки повідомлень.

Для системи РЕБ ранжування вузлів передачі даних по значущості рівноцінно визначенням першочергових об'єктів радіоелектронного придушення. І отже запропонований варіант формалізованого опису мобільних радіомереж передачі даних ТЗУ може бути покладено в основу розробки способів застосування системи РЕБ, оснащується перспективними засобами радіоелектронного придушення.

Размещено на Allbest.ru