1 dr inż. Janusz ROMANIK, mgr inż. Adam

1 dr inż. Janusz ROMANIK, mgr inż. Adam

PERSPEKTYWY I MOŻLIWOŚCI ZAPEWNIENIA ŁĄCZNOŚCI W SYSTEMACH
ROZPOZNANIA ELEKTRONICZNEGO SZCZEBLA TAKTYCZNEGO
dr inż. Janusz ROMANIK, [email protected]
mgr inż. Adam KRAŚNIEWSKI, [email protected]
mgr inż. Edward GOLAN, [email protected]
WOJSKOWY INSTYTUT ŁĄCZNOŚCI
ul. Warszawska 22 A, 05-130 ZEGRZE
ZAKŁAD RADIOKOMUNIKACJI I WALKI ELEKTRONICZNEJ
W referacie przedstawiono perspektywy i możliwości zapewnienia łączności
w systemach rozpoznania elektronicznego szczebla taktycznego. Zwrócono uwagę na
zwiększające się potrzeby w zakresie wymiany informacji rozpoznawczych. Dokonano opisu
obiegu informacji w systemie, ze szczególnym uwzględnieniem objętości oraz częstotliwości
jej przesyłania. Przeprowadzono analizę aktualnie wykorzystywanych oraz wprowadzanych
do wojska środków radiowych pod kątem zapewnianych przepływności oraz zasięgów
łączności.
1. WPROWADZENIE
Prowadzone współcześnie operacje wojskowe charakteryzują dużą dynamiką działań,
zmiennością sytuacji i nieprzewidywalnością wydarzeń. Skuteczność dowodzenia w takich
warunkach zależy w głównej mierze od szybkości dostarczenia informacji oraz pewności
i integralności danych przekazywanych dowódcom różnego szczebla. Jeśli prowadzone są
działania koalicyjne (np. misje pokojowe lub stabilizacyjne) istotnym czynnikiem jest
interoperacyjność systemów na poziomie fizycznym (urządzeń łączności) oraz na poziomie
informatycznym - standard wymiany danych, np. MIP (ang. Multilateral Interoperability
Program), NFFI (ang. NATO Friendly Force Information).
Ciągła ewolucja w zakresie rosnących potrzeb systemów dowodzenia przekłada się na
konkretne wymagania, jakim muszą sprostać systemy łączności. Rozwój współczesnych
wojskowych systemów telekomunikacyjnych ukierunkowany jest na technologie
szerokopasmowe, bazujące na protokole IP (ang. Internet Protocol). Obecnie trend ten
obejmuje również sieci radiowe, mające zasadnicze znaczenie dla pododdziałów szczebla
taktycznego. W procesie tworzenia świadomości sytuacyjnej obserwuje się ciągły wzrost
ilości przesyłanych i przetwarzanych informacji pochodzących z różnorodnych źródeł.
Bardzo często oprócz rozkazów, zadań, meldunków i raportów przesyłane są obrazy
o wysokiej rozdzielczości oraz prowadzony jest stały podgląd z kamer.
Urządzenia radiowe działające w oparciu o protokół IP pozwalają na realizację
nowych usług, m.in. dostarczanie dowódcom aktualnych informacji o położeniu sił
przeciwnika (ang. RFT Red Force Tracking) i własnych (ang. BFT Blue Force Tracking) oraz
o ich stanie, wyposażeniu, stratach i bieżącym potencjale bojowym.
Zarówno objętość, różnorodność i częstotliwość przesyłanych informacji jak również
mobilność użytkowników stanowią poważne wyzwanie dla bezprzewodowych systemów
łączności. Aby sprostać tym wymaganiom stosowane są radiostacje szerokopasmowe,
pozwalające na tworzenie łączy bezprzewodowych o dużej przepływności umożliwiających
realizację usług transmisji danych, głosu i wideo lub kilku tych usług jednocześnie przy
1
zapewnieniu ich wymaganej jakości. Prawidłowo zaplanowany system łączności szczebla
taktycznego oparty na radiostacjach szerokopasmowych powinien zapewnić lepszą
skalowalność sieci i elastyczność architektury, które są podstawą niezawodnego działania
w dynamicznym środowisku na dużych przestrzeniach, w operacjach połączonych
i wielonarodowych. Jedną z cech nowoczesnych radiostacji jest możliwość szybkiej i prostej
organizacji sieci doraźnych (ang. ad hoc networks).
Inną kategorię radiostacji stanowią radiostacje szerokopasmowe umożliwiające
tworzenie sieci o strukturze kratowej (ang. mesh networks). Sieci takie są bardzo pożądane ze
względu na elastyczność architektury, polegającą na możliwości automatycznego
rozpoznawania otoczenia i tworzenia tras routingu. W sieciach tego typu każdy z węzłów jest
węzłem pośredniczącym. W sytuacji, gdy jeden z węzłów kraty przestanie funkcjonować, np.
wskutek przemieszczenia lub uszkodzenia, sieć posiada zdolność wykrycia tego stanu
i dokonania odpowiednich zmian tras routingu.
W systemach rozpoznania elektronicznego szczebla taktycznego ze względu na
mobilność obiektów oraz odległości między stanowiskami stosuje się bezprzewodowe środki
łączności. Kluczowym czynnikiem decydującym o efektywnym działaniu systemu
rozpoznania jest zapewnienie szybkiej wymiany zadań i meldunków między sensorami i
efektorami, którymi mogą być aparatownie radioodbiorcze, namierniki, stacje zakłóceń.
Chociaż objętość przesyłanych informacji nie jest duża, istotne znaczenie ma czas reakcji
systemu, np. uruchomienie zakłóceń/namierzania natychmiast po wykryciu sygnału. Z tego
względu w systemach rozpoznania coraz częściej proponuje się stosowanie radiostacji
szerokopasmowych.
W dalszej części artykułu scharakteryzowano potrzeby systemów rozpoznania
szczebla taktycznego w zakresie wymiany informacji, dokonano przeglądu
urządzeń/systemów radiowych oraz zaprezentowano wyniki ich testów w zakresie
zapewnianych zasięgów i uzyskiwanych przepływności. W ostatnim rozdziale przedstawiono
podsumowanie.
2. POTRZEBY WYMIANY INFORMACJI W SYSTEMACH ROZPOZNANIA
W skład typowego zautomatyzowanego systemu walki elektronicznej (WE) wchodzą
następujące podsystemy: dowodzenia, analizy operacyjnej i technicznej, nasłuchu,
namierzania oraz zakłócania. Zadaniem systemu WE jest rozpoznanie, przechwyt,
namierzanie, lokalizacja oraz zakłócanie emisji radiowych. Skoordynowana praca elementów
systemu WE osiągana jest na drodze zautomatyzowanej wymiany komend i meldunków
z wykorzystaniem odpowiednich relacji łączności. Funkcjonowanie systemu WE wymaga
wymiany informacji w kilku zasadniczych relacjach, które wynikają bezpośrednio
z przyjmowanych zasad pracy tych podsystemów. Zazwyczaj po wykryciu źródeł emisji
i przekazaniu informacji o tym fakcie do podsystemu dowodzenia, pracę rozpoczyna
podsystem namierzania źródeł emisji oraz podsystem analizy technicznej i operacyjnej. Na
podstawie informacji zwrotnych o namierzonym źródle emisji i danych z analizy techniczno operacyjnej wypracowana zostaje decyzja i rozkaz ewentualnego zakłócania. Decyzja ta
zostaje przesłana do elementu wykonawczego, tj. do podsystemu zakłócania, w skład którego
wchodzą stacje zakłócające.
Podczas prowadzonych współcześnie operacji wojskowych odnotowuje się wyraźny
wzrost ilości transmitowanych danych. Świadomość sytuacyjna zbudowana na bazie zdjęć
satelitarnych oraz lotniczych, stały podgląd ze środków typu BSP oraz z kamer
zamontowanych na pojazdach czy żołnierzach powoduje zwiększenie wymagań w zakresie
ilości przesyłanych danych. Dodatkowym źródłem transmitowanych danych są sensory
zabudowane na pojazdach oraz środkach bojowych. Jeśli zostaną uwzględnione potrzeby
związane z przesyłaniem rozkazów, zadań i meldunków można uzyskać kompletny obraz
2
intensywności wymienianych informacji i rozmiar ruchu zagregowanego, przenoszonego
przez sieć radiową.
Prawidłowo zaprojektowany system łączności szczebla taktycznego, w tym także dla
celów rozpoznania elektronicznego, oparty na radiostacjach szerokopasmowych, powinien
zapewnić lepszą elastyczność architektury i większą odporność sieci na przerwy w łączności,
które są podstawą działania w dynamicznie zmieniających się warunkach pola walki.
Różnorodność sensorów stosowanych w sieciach taktycznych powoduje zwiększone
zapotrzebowanie na pasmo transmisyjne. Potrzeba przesyłania danych rozpoznawczych takich
jak zdjęcia czy obraz wideo powoduje, że wymagania odnośnie dostępnej dla użytkownika
przepływności są coraz wyższe. Poniżej przedstawiono przykładowe wartości przepływności
dla transmisji głosu oraz wideo:
 transmisja głosu (G.711) - 64 kbit/s;
 obraz wideo w rozdzielczości SD (MPEG-4) - 1,5 Mbit;
 obraz wideo w rozdzielczości HD (MPEG-4) - 8 Mbit/s.
Dane z rozpoznania elektronicznego, pomimo swojego niewielkiego rozmiaru, ze
względu na częstotliwość generacji stanowią duży procent transmitowanych w sieci
informacji. Poniżej przedstawiono wielkości danych rozpoznania, szacowane na poziomie
warstwy aplikacji:
 zadanie do namierzania – kilkanaście/kilkadziesiąt bajtów;
 wynik namierzania (jeden namiar) – kilkanaście/kilkadziesiąt bajtów;
 plan częstotliwości – kilkadziesiąt bajtów;
 wiadomość tekstowa – od pojedynczych bajtów do kilkuset bajtów;
 odświeżanie sytuacji taktycznej – do kilkunastu bajtów na obiekt;
 zadanie do analizy technicznej sygnału – kilka bajtów;
 informacja o wykonaniu analizy technicznej sygnału – kilka bajtów;
 przeszukiwanie bazy danych rozpoznawczych, np. wyszukiwanie lokalizacji
źródła emisji – od kilkuset bajtów do kilku kilobajtów.
3. CHARAKTERYSTYKA ŚRODKÓW RADIOWYCH
3.1. FASTNet
Rodzina radiostacji F@stnet składa się z radiostacji RRC 9210 pracującej
z maksymalną mocą 10 W oraz z wersji pokładowej RRC 9310AP o mocy wyjściowej 50 W.
Radiostacje te wyposażone są w karty sieciowe umożliwiające transmisje pakietowe w kanale
wąskopasmowym 25 kHz z prędkością do 19,2 kbit/s.
Radiostacja RRC 9310AP zapewnia dwa tryby pracy IP [1]:
 IP MUX (jednoczesna transmisja mowy i danych);
 IP PAS (wyłącznie transmisja danych).
W trybie IP MUX oferowana jest transmisja danych z prędkością do 4,8 kbit/s, która
odbywa się w sposób simpleksowy lub w trybie wyzwalanego TDMA (ang. Time Division
Multiple Access). Synchronizacja pracy „hopingowej” odbywa się z wykorzystaniem
radiostacji pełniącej w sieci funkcję NCS (ang. Net Control Station).
Tryb IP PAS jest przewidziany wyłącznie do transmisji danych z prędkościami do
19,2 kbit/s. Synchronizacja pracy „hoppingowej” odbywa się w sposób rozproszony, nie
wymaga sygnału z radiostacji NCS.
3.2. PDB
PDB jest szerokopasmowym systemem łączności umożliwiającym rozwinięcie sieci
bezprzewodowych integrujących elementy stanowisk dowodzenia lub zapewniających
3
pokrycie wybranych obszarów lokalną siecią dostępową. W szczególności PDB może być
stosowany w sieciach wykorzystujących protokół IP do zapewnienia:
 łączności w obrębie stanowiska dowodzenia podczas jego rozwijania;
 bezprzewodowej integracji sieci lokalnych stanowiska dowodzenia;
 realizacji bezpośredniego dostępu do zasobów sieci osobom funkcyjnym
znajdującym się w obszarze węzła łączności stanowiska dowodzenia;
 bezprzewodowego dowiązania dedykowanej grupy użytkowników, obiektów,
wozów dowodzenia do stacjonarnych lub polowych węzłów łączności.
Zaletą PDB jest jego duża funkcjonalność, którą uzyskano dzięki zastosowaniu dwóch
niezależnych interfejsów radiowych. Każdy z nich może pracować w innym zakresie, kanale
i podsieci lub pracując na tych samych danych obsługiwać inną grupę użytkowników zgodnie
z ich lokalizacją. Każdy interfejs może być skonfigurowany do pracy jako:
 stacja dostępowa;
 punkt kliencki;
 element mostu bezprzewodowego.
Dzięki takiemu rozwiązaniu, dysponując jednym modułem radiowym można
jednocześnie zapewniać dostęp bezprzewodowy dla grupy użytkowników w ramach
stanowiska oraz dowiązanie tego stanowiska do sieci rozległej.
3.3. R-450C
Radiostacje Szerokopasmowe R-450C przeznaczone są do tworzenia
bezprzewodowych lokalnych (LAN) i rozległych (WAN) sieci pakietowych (IPv4 i IPv6)
wykorzystujących pasmo I (od 225 MHz do 400 MHz).
Radiostacje należą do klasy urządzeń określanych jako Cyfrowe Radiostacje Dużej
Pojemności. Urządzenia te poza dużymi przepływnościami (do 8 Mbit/s) cechuje wysoka
odporność na zakłócenia i niekorzystne zjawiska propagacyjne, takie jak odbicia sygnału
(wielodrogowość) czy zaniki. Dzięki temu możliwa jest organizacja bezprzewodowych sieci
komputerowych pomiędzy obiektami ruchomymi (np. rozpoznawczymi, dowódczo –
sztabowymi, czy środkami ogniowymi), jak też sieci dostępowych dużej pojemności wyżej
wymienionych obiektów ruchomych do systemu przewodowo - radioliniowego szczebla
brygady – dywizji – korpusu. Powyższe cechy umożliwiają wykorzystanie R-450C do
tworzenia infrastruktury telekomunikacyjnej sieciocentrycznych systemów dowodzenia
na szczeblu brygady – batalionu - kompanii.
Radiostacje R-450C należą do najnowszej generacji urządzeń, opartych na technologii
SDR (ang. Software Defined Radio) i SCR (ang. Software Control Radio) - w których
modulacja i sterowanie realizowane jest programowo.
Radiostacja R-450C jest na etapie wprowadzania do wojska i znajduje się, między
innymi na wyposażeniu Nadbrzeżnego Dywizjonu Rakietowego.
4. PRZEPŁYWNOŚCI DLA POSZCZEGÓLNYCH ŚRODKÓW RADIOWYCH
Realizacja transmisji danych rozpoznawczych w sieciach taktycznych możliwa jest
dzięki wykorzystaniu środków radiowych pracujących w oparciu o protokół IP. Poniżej
dokonano analizy porównawczej wyników uzyskanych w trakcie badań przepływności
i zasięgów łączności dla różnych środków radiowych: wąskopasmowej radiostacji
RRC 9311AP, podsystemu dostępu bezprzewodowego PDB oraz szerokopasmowej
radiostacji R-450C. Analiza wyników pozwala na dokonanie oceny, w jakich systemach
rozpoznania wymienione środki radiowe mogą znaleźć zastosowanie.
4
4.1. RRC 9311AP
Celem przeprowadzonych testów było określenie przepływności zapewnianej
użytkownikowi podczas transmisji pakietów IP z wykorzystaniem radiostacji RRC 9310AP.
Testy zostały przeprowadzone dla obydwóch trybów pracy, opisanych w podrozdziale 3.1,
wykorzystujących częstotliwości z zakresu 64.525  64.775 MHz. Do testów użyto dwóch
radiostacji w konfiguracji punkt-punkt z dołączonymi terminalami użytkownika (Rys.1.).
Podczas pracy w trybie IP PAS radiostacje w sposób adaptacyjny dobierały prędkość
transmisji oraz rodzaj kodowania korekcyjnego. W trybie IP MUX prędkość transmisji z jaką
pracowały radiostacje była ustawiana przez użytkownika i była ona stała przez cały okres
połączenia, niezależnie od warunków jakie panowały w kanale transmisyjnym.
Pierwszy etap testów polegał na pomiarze charakterystyki BER w kanale radiowym
w funkcji odległości. Pomiary wykonano w terenie otwartym, płaskim o niewielkim
zalesieniu i bez wysokich przeszkód.
Pomiar wartości BER został wykonany z wykorzystaniem dedykowanego sprzętu
składającego się generatora ciągów binarnych oraz analizatora ciągów. Odebrane dane
binarne zostały porównane ze znaną sekwencją generowaną po stronie nadawczej. Na tej
podstawie wyznaczono wartość bitowej stopy błędów dla określonych lokalizacji (Rys. 2.).
Kolejny etap testów polegał na pomiarze przepływności dostępnej dla użytkownika
w zależności od jakości kanału radiowego. Przeprowadzenie właściwych pomiarów było
możliwe po uprzednim zaprogramowaniu radiostacji poprzez zdefiniowanie danych
radiowych oraz wybór trybu pracy i związanych z nim parametrów. Dla wyznaczenia
prędkości transmisji dostępnej dla użytkownika, pomiędzy terminalami przesyłano dane
z wykorzystaniem protokołu UDP (ang. User Datagram Protocol). Dzięki zastosowaniu
protokołu UDP nie było wymagane przesyłanie potwierdzeń w warstwie transportowej
i ewentualnych retransmisji błędnie odebranych datagramów [2]. Generacja oraz pomiar
prędkości przesyłanych danych UDP odbywał się z wykorzystaniem aplikacji JPERF
pracującej w układzie klient-serwer, pozwalającej na zdefiniowanie przez operatora np.
wielkości datagramu UDP i częstość ich generacji.
Rys.1. Układ pomiarowy
Podsumowując scenariusz badawczy, poprzez zwiększanie odległości pomiędzy
radiostacjami uzyskiwano zmianę jakości kanału radiowego. Zarówno dla trybu IP PAS jak
i IP MUX po stronie nadawczej były generowane pakiety UDP o rozmiarze 512 bajtów z taką
częstotliwością, aby uzyskać strumień 12 kbit/s. Po stronie odbiorczej za pomocą aplikacji
JPERF mierzona była przepływność dostępna dla użytkownika.
Na Rys.2. przedstawiono zależność BER w funkcji odległości między radiostacjami
VHF pracującymi w terenie niezurbanizowanym. Wartości BER uzyskane dla
poszczególnych odległości oznaczono punktami, natomiast linia przerywana jest
aproksymacją wyników pomiarów.
5
Rys.2. Wartość bitowej stopy błędów w funkcji odległości
Dla odległości od 1 km do 10 km BER zmienia się w zakresie od 10-7 do 10-5. Przy
oddaleniu radiostacji na odległość 15 km, BER wzrasta do poziomu 10-4. Jeśli odległość
przekracza 20 km, wówczas BER wzrasta do 10-3. Dla odległości rzędu 25 km BER osiąga
poziom 10-2. Maksymalna odległość dla której możliwe było wykonanie testów wyniosła
26 km.
IP PAS
IP MUX
10
9
Przepływność [kbit/s]
8
7
6
5
4
3
2
1
0
4,24E-07
1,94E-06
1,32E-06
5,06E-05
2,21E-03
1,48E-02
2,58E-02
7,89E-02
1,37E-01
BER
Rys.3. Przepływność dostępna dla użytkownika w funkcji BER [3]
Na Rys.3. przedstawiono przepływność zmierzoną dla różnych wartości BER dla
radiostacji pracujących w trybie IP PAS i IP MUX. Dla każdego BER (Rys. 2.) wyznaczono
uśrednioną wartość przepływności. Wartość ta została obliczona na podstawie wyników
pomiarów uzyskanych w okresie ok. 10 min. Na Rys.3. na osi odciętych zaznaczono wartość
bitowej stopy błędu, natomiast na osi rzędnych naniesiono uśrednioną wartość przepływności.
Otrzymane wyniki pomiarów wskazują, że w trybie IP PAS najwyższa możliwa do
osiągnięcia przepływność wynosi ok. 9 kbit/s przy BER dochodzącym do poziomu 5*10-5.
6
Dalsze zwiększanie odległości pomiędzy radiostacjami, a co za tym idzie i BER, powoduje
spadek przepływności do poziomu ok. 5 kbit/s (ok. 25 km pomiędzy radiostacjami). Dla
kolejnych punktów pomiarowych zauważono, że następuje szybki wzrost BER, pomimo
niewielkich zmian odległości, około 1 km między punktami pomiarowymi. Granicę zasięgu
łączności uzyskano dla 26 km. Powyżej tej odległości niemożliwe było zsynchronizowanie
radiostacji. Jak pokazują badania radiostacja w trybie IP PAS w sposób adaptacyjny dobiera
prędkości transmisji w zależności od panujących warunków propagacyjnych.
W trybie IP MUX część pasma jest na stałe zarezerwowana dla transmisji danych, stąd
też uzyskana przepływność wyniosła ok. 1 kbit/s. Prędkość ta utrzymuje się w szerokim
zakresie BER dochodzącym do 7.89*10-2. Nawet jeśli w tym samym czasie występuje brak
transmisji głosu, pasmo zarezerwowane nie może być przeznaczone do transmisji danych.
Dalsze zwiększanie odległości i związane z tym pogorszenie bitowej stopy błędów prowadzi
do sytuacji, w której transmisja IP pomiędzy radiostacjami staje się niemożliwa, a połączenie
pomiędzy nimi zostaje utracone.
4.2. PDB
Badania przepływności dla podsystemu dostępu bezprzewodowego, w zależności od
warunków panujących w kanale radiowym, przeprowadzono w układzie przedstawionym na
Rys.4. W trakcie wykonywania testów przepływności monitorowano parametry pracy
interfejsu wybranego urządzenia radiowego.
Rys.4. Uproszczony układ stosowany do badania przepływności (most z 1 i 3 przęsłami)
Wyniki pomiaru dla różnych układów pracy zaprezentowano w Tab.1. Oprócz
zmierzonej przepływności użytkowej przedstawiono szybkości z jakimi pracowały urządzenia
radiowe.
Tab.1. Przepływności zapewniane użytkownikowi [4]
Tx-rate [Mbit/s]
Rx-rate [Mbit/s]
Przepływność [Mbit/s]
11
5,5
2,0
11
5,5
2,0
11
5,5
2,0
11
5,5
2,0
11
5,5
5,5
11
5,5
1,0
4,8
2,0
0,8
4,6
1,6
0,5
2,0
0,6
-
Układ mostu
1 przęsło
2 przęsła
3 przęsła
Oznaczenia stosowane w tabeli:
Tx-rate - zmierzona dla interfejsu radiowego szybkość nadawania odczytana przy pomocy dedykowanego
Monitora AP WLAN.
Rx-rate - zmierzona dla interfejsu radiowego szybkość odbioru odczytana przy pomocy dedykowanego
Monitora AP WLAN.
7
Badania zasięgowe PDB dla zakresu pierwszego i drugiego przeprowadzono
w warunkach poligonowych, w terenie podmiejskim lekko pofałdowanym o luźnej zabudowie
i średnim zalesieniu. Wyniki przedstawiono w Tab.2. Podczas prowadzenia badań anteny
PDB były umieszczone na masztach o wysokości ok. 20 m. Badania wykonywano w układzie
mostu bezprzewodowego.
Tab.2. Zasięgi łączności
Numer
skojarzonego
modułu PDB
Poziom sygnału
[dBm]
Poziom zakłóceń
[dBm]
SNR [dB]
Szybkość transmisji
[Mbit/s]
18
20
11
11
10
12
11
11
4
3
2
2
odległość 8,5km
1
2
-65
-65
-83
-85
odległość 11km
1
2
-76
-71
-86
-83
odległość 15km
1
2
-82
-79
-86
-82
Uzyskane zasięgi dla drugiego zakresu częstotliwości to:
 maksymalny 15 km, w warunkach wolnej od przeszkód I strefy Fresnela;
 gwarantowany 10 km (I strefa Fresnela wolna od przeszkód w 60%).
Uzyskane zasięgi dla pierwszego zakresu częstotliwości to:
 5 km w warunkach całkowicie wolnej od przeszkód I strefy Fresnela;
 3 km w przypadku wolnej w 60% I strefy Fresnela.
4.3. R-450C
Badanie poligonowe zasięgu radiostacji R-450C polegało na kontrolowanym
i monitorowanym oddalaniu obiektu testowego wyposażonego w radiostację R-450C.
W trakcie kontrolowanego przejazdu, z komputera podłączonego do obiektu
stacjonarnego wysyłano ciągły strumień ICMP z żądaniem echa (tzw. flood ping).
W odstępach 500m dokonywano zatrzymań pojazdu mobilnego i pomiaru przepływności
łącza radiowego. Pomiar był zorganizowany w układzie z klientem aplikacji JPERF
zainstalowanym i uruchamianym w komputerze podłączonym do radiostacji w obiekcie
mobilnym, oraz serwerem aplikacji uruchamianym w komputerze podłączonym do radiostacji
stacjonarnej. Pomiar był realizowany z wykorzystaniem protokołu UDP do przesyłania
strumienia testowego 8 Mbit/s.
Tab.3. Zmierzona przepływność dla radiostacji R-450C [5]
L.p.
Przepływność
[kbit/s]
Odległość
[km]
1
7738
0,01
Obiekty w bezpośrednim sąsiedztwie.
2
7783
0,5
Obiekty na dwóch krańcach lotniska. Bezpośrednia widoczność anten.
3
7894
1
Obiekt mobilny w lesie sosnowym o wysokości 15 m. Teren pomiędzy
obiektami: 90% las, 10% teren otwarty.
2,5
Obiekt mobilny w lesie sosnowym o wysokości 15 m. Teren pomiędzy
obiektami: 40% las, 30% jezioro, 30% teren otwarty.
Stosunkowo niski wynik wynika prawdopodobnie z wyjechania z
sektora anteny systemu stacjonarnego.
4
2300
Warunki pomiaru przepływności
8
L.p.
Przepływność
[kbit/s]
Odległość
[km]
Warunki pomiaru przepływności
5
4400
3,5
Obiekt mobilny w terenie otwartym. Teren pomiędzy obiektami: 30%
las, 30 % jezioro, 40 % teren otwarty.
6
7700
4
Obiekt mobilny na wzniesieniu, bezpośrednia widoczność anten.
8
5700
5
Obiekty mobilne w terenie otwartym, różnica wysokości między
obiektami 20 m. Teren: 10% las, 40% jezioro, 50% teren otwarty.
9
5300
6
Obiekt mobilny w głębokim wąwozie – brak bezpośredniej
widoczności anten. Zajętość strefy Fresenla na poziomie 70%.
10
7600
7,5
Obiekt mobilny poza wąwozem, odzyskanie widoczności anten.
11
3253
8,5
Teren otwarty, 50 m różnicy pomiędzy podstawami anten.
12
3600
9,5
Teren otwarty.
13
1700
13
Wjazd w wąwóz rzeki. Brak widoczności anten.
14
1790
14
Podróż wąwozem rzeki. Brak widoczności anten.
15
864
17
Bardzo głębokie stałe przysłonięcia. Strefa Fresnela w dużym stopniu
przysłonięta krzywizną ziemi.
16
1200
18
Ostatni punkt testów. Testy przerwane z powodów zewnętrznych.
5. Podsumowanie
Problematyka wspierania nowych usług z wykorzystaniem radiostacji
szerokopasmowych, w tym w systemach rozpoznania elektronicznego, jest dyskutowana od
wielu lat. Artykuł jest próbą uporządkowania różnych wizji i koncepcji dotyczących
możliwości i perspektyw wykorzystania szerokopasmowych środków łączności.
W artykule dokonano analizy dostępnych na rynku radiostacji IP typu F@stnet oraz
wprowadzanych do wojska szerokopasmowych radiostacji pokładowych R-450C a także
podsystemu dostępu bezprzewodowego PDB. Celowe jest odniesienie możliwości tych
radiostacji do aktualnie formułowanych wymagań dla systemów szczebla taktycznego
(minimalna przepływność 2 Mbit/s przy zasięgu 10 km dla obiektów stacjonarnych oraz 5 km
dla mobilnych – projekt GUARANA).
Radiostacje typu F@stnet pomimo wąskopasmowego charakteru pracy mogą być
wykorzystywane w systemach rozpoznania elektronicznego do przesyłania typowych zadań,
sformalizowanych meldunków oraz raportów. W związku z niską przepływnością oferowaną
przez tego typu radiostacje należy się liczyć z występującymi opóźnieniami przesyłu danych
o większym rozmiarze (np. przesłanie przechwyconego sygnału do analizy technicznej lub
wyszukiwanie danych w bazie). Zaletą radiostacji typu F@stnet jest możliwość uzyskania
zasięgów łączności do 20 km z antenami zamontowanymi bezpośrednio na dachu pojazdu.
W systemach wymagających łączy o większej przepustowości (np. replikacja baz
danych, przesyłanie obrazów o wysokiej rozdzielczości, transmisja rzeczywista z kamery
wideo) możliwe jest wykorzystanie urządzeń szerokopasmowych. Należy do nich
przykładowo PDB, który zapewnia przepływności do 11 Mbit/s przy odległościach do 15 km.
Wadą tego rozwiązania jest konieczność zapewnienia bezpośredniej widoczności anten, co
wymaga umieszczenia ich na masztach.
Obiecującym środkiem łączności dla potrzeb systemów rozpoznania szczebla
taktycznego, pozbawionym sygnalizowanych powyżej ograniczeń, jest radiostacja R-450C.
Radiostacja ta pozwala na uzyskanie maksymalnych przepływności ok. 5 Mbit/s przy
odległości 5 km w terenie otwartym oraz ok. 2 Mbit/s przy odległości 14 km przy braku
widoczności anten.
9
6. Bibliografia
[1] B. Grochowina, J. Milewski, P. Skarżyński, R. Urban, K. Wilgucki, „Możliwości
zastosowania transmisji radiowej IP w sieciach radiowych szczebla taktycznego”,
2011;
[2] W. Wysota and J. Wytrębowicz, “End to End QoS Measurements of TCP
Connections”, PPAM'07 Proceedings of the 7th international conference on Parallel
processing and applied mathematics, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg 2008;
[3] E. Golan, A. Kraśniewski, J Romanik, P. Skarżyński, R. Urban, „Experimental
Performance Evaluation of the Narrowband VHF Tactical IP Radio in a Real
Environment”, 2013;
[4] P. Kaniewski, J. Romanik, K. Wilgucki, B. Grochowina, P. Skarżyński, „Łączność
bezprzewodowa w module taktycznym systemu KAKTUS”, 2010;
[5] Materiały firmowe, Transbit, 2014.
10