РАСПРЕДЕЛЕННАЯ сетевая система инФормационноГо ОБМЕНА - объединяЮщая СРЕДА боевой системы НОВОГО ВЕКА
НАУКА И ВОЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ № 2/2009, стр. 36-40
РАСПРЕДЕЛЕННАЯ сетевая система инФормационноГо ОБМЕНА - объединяЮщая СРЕДА боевой системы НОВОГО ВЕКА
УДК 623.61
С.Р. ГЕЙСТЕР,
главный научный сотрудник
Научно-исследовательского института Вооруженных Сил Республики Беларусь,
доктор технических наук, профессор
Реализация сетевого информационного обмена между основными элементами (средства разведки, органы управления и средства поражения) боевой системы в реальном времени является мировой тенденцией, обеспечивающей революционные изменения в вооруженной борьбе ближайшего будущего.
Состояние информационного обмена
Одной из очевидных причин неудач первых дней и месяцев Великой Отечественной войны явилось отсутствие устойчивой связи, что исключило возможность ясного представления об оперативной обстановке на линии соприкосновения с немецкими войсками и, соответственно, предопределило невозможность эффективного управления своими воинскими формированиями. упоминание об этом «недосмотре», предопределившем гибель сотен тысяч людей, необходимо для того, чтобы в очередной раз указать на необходимость приведения системы связи в соответствие с требованиями времени.
Очевидно, что эффективное ведение боевых действий предполагает:
ясное представление в реальном времени о динамично изменяющейся обстановке, включая расположение, состав, состояние и пр. своих сил и сил противника;
эффективное руководство ведением боевых действий своими силами и средствами, то есть формирование и доведение правильных и своевременных распоряжений;
эффективное применение вооружения.
Боевую систему любого уровня можно представить тремя основными компонентами:
средства разведки;
средства поражения;
органы управления, осуществляющие оценку обстановки, принятие решений, формирование и доведение команд управления, а также контроль за их исполнением.
Объединяющей средой для них является система информационного обмена (см. рис. 1), под которым понимается как обмен данными, так и речевыми сообщениями.
В вооруженных силах стран постсоветского пространства системы информационного обмена в современном понимании отсутствуют, а сам информационный обмен осуществляется в практически не связанных между собой сетях связи частей и подразделений, замыкающихся только на вышестоящие органы управления, соответствующие роду войск. Обобщенная структура таких сетей, строящихся по иерархическому принципу, представлена на рисунке 2. Для таких сетей характерно то, что информационный обмен между подразделениями, принадлежащими разновидовым формированиям:
напрямую невозможен из-за отсутствия взаимных (по горизонтали) каналов обмена;
возможен через сеть связи соединения (или иного формирования аналогичного уровня).
Такой типовой структуре присущи следующие серьезные недостатки.
Во-первых, информация, добываемая как средствами разведки, так и специальными разведывательными подразделениями, используется неэффективно, поступая потребителям с задержкой, превышающей ее оперативно-тактическую ценность.
Во-вторых, связь в такой сети критична к разрушениям «верхнего уровня», которые приводят к разрушению связей воинских формирований «нижнего уровня». Например, уничтожение узла связи штаба воинской части приведет к разрушению взаимодействия подразделений этой части. Другой пример последствий разрушения управления «среднего уровня», находящегося между верховным командованием и частями (подразделениями), по опыту войны в Ираке (2003 г.) приводится в [1] - «В результате гибели, а в большинстве случаев, как потом выяснилось, откровенного предательства, тривиального подкупа и бегства иракского генералитета, еще боеспособные войска, в том числе элита - республиканская гвардия, оказались брошенными, без управления и связи с вышестоящими штабами и командованиями. В этих условиях началась повальная паника, а затем капитуляция иракских гарнизонов и сдача в плен». Заметим, что при наличии полноценной системы информационного обмена верховное командование может непосредственно управлять воинскими формированиями любого уровня.
В-третьих, виды оперативной информации (о воздушной обстановке, передвижении подразделений сухопутных войск и пр.) в таких сетях связи на уровне подразделений (частей) с разной принадлежностью практически не пересекаются:
командир подразделения сухопутных войск не владеет информацией о воздушной обстановке;
командир подразделения сухопутной ПВО не получает информацию от средств разведки ВВС и войск ПВО;
командир подразделения ПВО не получает информацию о воздушной обстановке от средств радио- и радиотехнической разведки и не владеет информацией о наземной обстановке.
Рис. 1. структура боевой системы
Рис. 2. структура сети связи иерархического вида
Важно отметить, что первой фазой современной «сетевой» войны на любом театре военных действий является достижение информационного превосходства посредством опережающего уничтожения (подавления) системы разведывательно-информационного обеспечения противника - средств и систем разведки, сетеобразующих узлов, центров обработки информации и управления. Соответственно отдельными вопросами организации информационного обмена являются обеспечение живучести системы обмена и возможности ведения разведки противника в условиях активного радиоэлектронного подавления (РЭП) и огневого поражения. В связи с этим целесообразно отметить опыт войны в Югославии, который указывает на следующее:
необходимость использования дополнительных источников информации о воздушной обстановке (развертывание линий оповещения из постов визуального наблюдения, получение сообщений радиолюбителей, прием по мобильным и телефонным средствам связи агентурных сведений с территорий сопредельных государств, получение информации из телеканалов типа CNN);
возможность использования имеющихся современных каналов связи и передачи данных (в том числе и гражданского назначения).
Заметим, однако, что этот опыт является лишь набором простейших мер по оперативному добыванию информации, а не примером современного информационного обеспечения боевых действий.
Тенденции в создании систем управления «ближайшего будущего»
В середине прошлого века общей тенденцией было стремление к созданию оружия максимальной разрушительной силы. Осознав катастрофические последствия его применения, наиболее развитые страны сосредоточили усилия на следующих направлениях:
повышение качества разведки путем улучшения разрешающих способностей всех видов технической разведки с дистанций, исключающих поражение систем разведки существующим вооружением (пример - комплексные системы разведки на космических платформах);
создание дальнобойных средств поражения с высокой точностью полета и конечного наведения, обеспечивающих уничтожение малоразмерных объектов на больших дальностях при минимальных побочных разрушениях (примеры - крылатые ракеты и планирующие бомбы с комплексными системами навигации для этапа полета к объектам и многоспектральными головками самонаведения для этапа конечного наведения);
повышение эффективности управления, при котором обеспечивается оперативное объединение разнородных средств (разведки, поражения, обеспечения и пр.) в группы, позволяющие быстро и с высоким качеством решать оперативные боевые задачи.
Однако в 70-х годах прошлого столетия наметилась тупиковая ситуация - простое наращивание возможностей в отмеченных направлениях не давало результатов революционного уровня. После осознания этого в США в начале 80-х годов были разработаны новые концепции развития вооруженных сил от стратегического уровня до уровня отдельных систем вооружений, которые в настоящее время активно претворяются в жизнь с реальной апробацией в ходе локальных войн и конфликтов. При этом, например, военное руководство США в соответствии с новыми подходами к строительству национальных вооруженных сил особое внимание обращает на развитие систем управления, рассматривая их в качестве одного из ключевых моментов в реализации новых доктрин. Принципиальное различие систем управления «настоящего времени» и «ближайшего будущего» состоит в том, что системы управления «ближайшего будущего» строятся на основе единой системы информационного обмена. Эта система обмена [2], интегрированная как по вертикали (управление), так и по горизонтали (взаимодействие), должна обеспечить защищенные (скрытые) процессы управления и взаимодействия.
Это является не декларацией [2], а задачей, которая планомерно решается. В качестве примера можно привести результаты перехода американских войск к массовому использованию цифровой связи и информационных сетей. В 1991 г. во время войны в Персидском заливе Многонациональная коалиция для управления войсками в основном использовала [2] радиосвязь и в меньшей степени цифровую передачу данных. Спустя десятилетие ситуация кардинально изменилась - классическая аналоговая радиосвязь фактически не используется. Ее сменили беспроводные информационные сети, позволяющие командованию получать не только формализованные сообщения о вскрытых и уничтоженных целях, потерях, расходе боеприпасов и горючего, но и видеоизображения с места боевых действий, информацию от разведывательных беспилотных летательных аппаратов, самолетов радиоэлектронной разведки и обнаружения наземных целей.
В 2015 - 2020 гг. в США планируется завершить реализацию концепции «Ведение боевых действий в едином информационном пространстве», что позволит вооруженным силам США на качественно новом уровне вести совместные действия объединенными группировками разнородных сил с опережением противника в принятии решения. Роль системообразующего элемента будет выполнять единая сеть обмена данными, обеспечивающая в реальном или близком к реальному масштабу времени распределенный доступ и обмен информацией между различными средствами разведки, автоматизированного управления и поражения.
Принципы построения и обобщенная структура перспективной системы информационного обмена
Наличие системы информационного обмена реального времени позволяет органам управления эффективно управлять войсками на основе ясного представления складывающейся обстановки, а командирам более самостоятельно и оперативно планировать все виды поражения противника, руководствуясь при этом общим замыслом.
Применительно к нашим Вооруженным Силам, с учетом имеющегося опыта [3], основными принципами построения системы информационного обмена могут быть следующие:
обеспечение беспроводного доступа к информации, регламентированной потребителю соответствующего уровня (геоинформация, расположение противника и пр.);
обеспечение получения информации от всех видов разведки (технических средств разведки, специальной, войсковой и др. видов разведок);
использование имеющейся инфраструктуры государственной сети связи (проводной и радио), поддерживаемой специальными мобильными станциями (для восстановления сети при возникновении разрывов);
применение открытой архитектуры радиоэлектронных средств, обеспечивающей наращивание и совершенствование системы;
обеспечение высокой пропускной способности и безопасности каналов обмена;
обеспечение сетевого информационного обмена с передачей информации по распределенной цепи приемопередающих модулей, что позволяет понизить пиковые мощности излучений и, соответственно, повысить скрытность, помехоустойчивость и, в итоге, живучесть системы обмена.
Пример взаимосвязей составных частей системы информационного обмена представлен на рисунке 3.
Основу системы составляет системообразующая сеть приемопередающих модулей обмена, представляющая собой совокупность взаимосвязанных приемопередающих устройств с управляемым доступом для потребителей.
Сеть приемопередающих модулей обмена является основой системы информационного обмена. В качестве основных требований к этой сети можно принять следующие:
высокая пропускная способность;
устойчивость сети при применении противником средств поражения;
формирование зоны информационного обмена любой конфигурации и протяженности.
Выполнение первого требования основывается на использовании в каналах информационного обмена радиосредств, работающих в сантиметровом и миллиметровом диапазонах, и оптико-волоконных средств. Выполнение второго и третьего требований основывается на использовании распределенной структуры из приемопередающих модулей, каждый из которых взаимосвязан с несколькими соседними модулями.
Для понимания преимуществ использования сети рассмотрим небольшой пример, в котором сравним две системы обмена информацией (см. рис. 4):
локальную систему, наиболее распространенную в настоящее время;
распределенную систему, примерами которой являются системы мобильной связи GSM [4 - 7].
Для упрощения допустим, что передающие и приемные антенны в обеих системах имеют одинаковый коэффициент усиления G0 и направлены по линиям приема-передачи. Тогда мощность сигнала, принятого приемником в первой системе, определяется выражением
где P0L - мощность передатчика в локальной системе;
λ - длина волны сигнала.
Соответственно в распределенной системе, имеющей на интервале обмена приемопередающих модулей, сигнал, принимаемый от соседнего модуля, имеет мощность
где Р0R - мощность передатчика в распределенной системе. Полагаем также, что требуемое отношение сигнал/помеха для устойчивого приема в обеих системах одинаковое, то есть 
где N0 - спектральная плотность внутренних шумов приемника; Δfrs- полоса пропускания приемника. С учетом этого условия соотношение мощностей передатчиков рассматриваемых систем определяется выражением
Рис. 3. Пример взаимосвязей в системе информационного обмена
Рис. 4. сопоставление систем обмена информацией
Например, если на интервале обмена в распределенной сети использовано mR=11 приемопередающих модулей, то требуемая мощность их передатчиков в roi=100 (!) раз меньше по сравнению с передатчиком локальной системы. Такое снижение мощности является прямым путем к использованию твердотельных передатчиков на основе транзисторов, сравнительно маломощных, но и более дешевых и надежных по сравнению с вакуумными усилительными приборами.
Проведем краткий анализ возможностей противника по разведке сопоставляемых систем, что позволит оценить возможности противника по подавлению этих систем или перехвату их сообщений. Полагаем, что перехват сигнала сообщения, излученного по боковым лепесткам передающих антенн, осуществляется системой радио- и радиотехнической разведки (РРТР) и радиоэлектронного подавления (РЭП) с дальности rrtr. При этом мощность перехватываемого сигнала на выходе антенны системы РТР и РЭП определяется выражением
по сигналу локальной системы
по сигналу распределенной системы
Где η0 -уровень боковых лепестков передающих антенн сопоставляемых систем;
Grtr - коэффициент усиления антенных системы РТР и РЭП.
Из этих выражений и выражения (3) следует, что дальность радиотехнической разведки распределенной системы rrtr-R соотносится с дальностью радиотехнической разведки локальной системы rrtr-L в соответствии с выражением
Для приведенного выше примера (rоb= 100 км, mr=11) дальность радиотехнической разведки распределенной системы уменьшается в 10 (!) раз по сравнению с дальностью разведки (и, соответственно, подавления) локальной системы. Для государства, обороняющего свою территорию и имеющего возможность готовить ее к обороне, это крайне важно. Заметим также, что важной особенностью распределенной сети, напрямую влияющей на ее помехозащищенность, является связь любого модуля с соседними модулями на разных частотах. Это практически исключает подавление информационного обмена между модулями.
Вернемся к дальнейшему рассмотрению системообразующей сети, которую наиболее целесообразно строить на основе сети взаимосвязанных приемопередающих модулей. Данная сеть накрывает полем приема-передачи всю территорию, на которой расположены войска, и обеспечивает обмен данными и речевыми сообщениями между «абонентами», находящимися в поле сети. Иллюстративно пространственные взаимосвязи приемопередающих модулей и абонентов показаны на рисунке 5.
Отметим особенности приемопередающих модулей. Во-первых, информационный обмен между модулем и абонентами, находящимися в любой точке зоны покрытия модуля, осуществляется с использованием слабонаправленных антенн, исключающих необходимость выполнения специальных операций по их взаимному позиционированию, в декаметровом, метровом и дециметровом диапазонах. Использование слабонаправленных антенн приводит к необходимости повышения мощности излучения, а требование помехозащиты выливается в применение псевдослучайного переключения радиочастоты (ППРЧ).
Рис. 5. Пространственные взаимосвязи приемопередающих модулей и абонентов
Во-вторых, информационный обмен между модулями (стационарными, передвижными и подвижными) осуществляется с использованием высоконаправленных антенн, что обеспечивается в сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн, способствует соответствующему снижению мощности излучений и повышению скрытности. Для повышения дальности взаимодействия модулей необходимо поднимать их антенные системы с помощью вышек, воздушных шаров (аэростатов), вертолетов и т.п.
Таким образом, разработанные технологии беспроводного доступа к информации позволили найти новое направление повышения эффективности боевой системы - внедрение сетевых систем информационного обмена. Новизна их состоит не в том, что они реализуются на современной элементной базе, а в том, что они не являются иерархическими и обеспечивают информационный обмен как «по вертикали», так и «по горизонтали». Причем информационный обмен «по горизонтали» обеспечивает как широкий доступ и более полное использование информации, так и возможность оперативной самоорганизации на нижнем уровне - оперативное согласованное взаимодействие разнородных подразделений при уничтожении обнаруженного противника. Система информационного обмена, построенная на основе сети взаимосвязанных маломощных приемо-передающих модулей, является более устойчивой в условиях РЭП по сравнению с традиционной системой связи с жесткой иерархической структурой. Кроме того, такая сетевая система существенно снижает возможность вскрытия местоположения органов управления и средств огневого поражения, которые могут находиться в любой точке пространства сети и не демаскируют себя излучениями мощных радиостанций.
Очевидно, что ясное представление об оперативной обстановке и устойчивость связи как «по вертикали» (управление), так и «по горизонтали» (взаимодействие) обеспечивают существенный перевес над противником с более мощным вооружением и большей численностью, но не обладающим системой информационного обмена. Можно полагать, что появление в наших Вооруженных Силах распределенной системы информационного обмена, построенной на основе сети приемопередающих модулей, обеспечит революционный переворот как в организации и ведении боевых действий, так и в структуре Вооруженных Сил.
ЛИТЕРАТУРА
1. Печуров С. Многонациональная коалиция под эгидой США в Ираке: особенности становления и функционирования/ Зарубежное военное обозрение. - 1 (730), 2008. - С. 16-22.
2. Молитвин А. О реализации концепции единого информационного пространства НАТО/Зарубежное военное обозрение. - 1 (730), 2008. - С. 23-27.
3. Паршин С., Кожанов Ю. Коалиционные операции НАТО, проблемы взаимодействия автоматизированных систем управления и пути их решения/ Зарубежное военное обозрение. - 4 (733), 2008. - С. 13-18.
4. GSM Networks ^ Protocols, Terminology and Implementation. - London: Artech House, 1998. - 416p.
5. Норенков И. П., Трудоношин В.А. Телекоммуникационные технологии и сети - М.: МГТУим. Н.Э. Баумана, 1998. - 232 с.
6. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение /Пер. с англ., 2-е изд. испр. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2003. - 1104с.
7. Веселовский К. Системы подвижной радиосвязи / Пер. с польск., под ред. А.И.Ледовского. - М.: Горячая линия - Телеком, 2006. -536 с.
