Radiostacje programowalne IP polską specjalnością

Czytaj też: Serwis Specjalny Defence24 MSPO 2016 - wiadomości i analizy z Międzynarodowego Salonu Przemysłu Obronnego w Kielcach.

Radiostacja R-450C została tak zaprojektowana, by spełniała większość wymagań stawianych przed urządzeniami telekomunikacyjnymi współczesnego pola walki. Te wymagania są związane przede wszystkim z koniecznością pewnego dostarczenia do konkretnych dowódców różnych szczebli dowodzenia wspólnego obrazu sytuacji taktycznej COP (Common Operational Picture). Obraz taki musi zawierać zarówno informacje o położeniu sił własnych BFT (Blue Force Tracking) i rozpoznanych sił przeciwnika RFT (Red Force Tracking), jak i szczegóły dotyczące wyposażenia obu stron, ich potencjału bojowego, a nawet strat.

Ułatwia to dowódcom wykonywanie zadań oraz pozwala na efektywne wykorzystanie i współdziałanie pododdziałów sił własnych i sojuszniczych. Z drugiej jednak strony nakłada na urządzenia łączności często przeciwstawne sobie wymagania.

Przykładowo, nowoczesne radiostacje muszą mieć zdolność do przesyłania dużych ilości danych (w tym transmisji wideo wysokiej rozdzielczości - HD) oraz realizacji wielu, równoległych połączeń głosowych z zastosowaniem protokołu VoIP (voice over internet protocol). Jest to związane z koniecznością wykorzystywania szerokiego pasma częstotliwości, w czym przeszkadzają m.in. regulacje dotyczące przydziału tej częstotliwości dla różnego rodzaju użytkowników.

Chcąc spełnić wymagania założono więc, że radiostacje szerokopasmowe będą wykorzystywały najczęściej tzw. „Pierwsze pasmo taktyczne” (zakres od 225 MHz do 400 MHz), ale trzeba było przy tym uwzględnić, że korzysta z niego również lotnictwo cywilne i wojskowe. Wybór takiego zakresu częstotliwości wpływa dodatkowo na zasięg, który na antenach prętowych jest ograniczony do kilkunastu kilometrów (wraz ze wzrostem odległości zmniejsza się efektywna prędkość transmisji).

Kolejnym utrudnieniem było założenie, że nowe radiostacje muszą być klasy MANET (Mobile Ad hoc NETwork), a więc dawać możliwość tworzenia radiowych sieci pola walki użytkownikom mobilnym, na obszarach bez lub ze zniszczoną infrastrukturą telekomunikacyjną. Taka sieć musi „umieć” rozpoznawać otocznie oraz wykrywać lub odszukiwać nowe węzły (przy braku zasięgu również z wykorzystaniem retransmisji – a więc radiostacji pośredniczącej).

Firma Transbit Sp. z o.o. wyszła naprzeciw tym potrzebom i opracowała oraz wprowadziła do produkcji, programowalne szerokopasmowe radiostacje cyfrowe SDR IP R-450C (SDR - Software Defined Radio, IP – Internet Protocol). Prace nad tym urządzeniem rozpoczęły się w 2004 r. Początkowo zakładano zbudowanie radiostacji dziewiętnastocalowej, z wbudowanym waveformem TDM (Time Division Multiplexed – ze zwielokrotnieniem czasowym) oraz maksymalną liczbą 32 radiostacji współpracujących w schemacie.

Po wykonaniu prototypu w 2008 r. i pozytywnych wynikach badań zdecydowano się pójść jeszcze dalej i zastosowano m.in. waveform CSMA (carrier sense multiple access) wprowadzając urządzenie do klasy MANET. Dało to już pełną możliwość tworzenia sieci radiowych w ruchu - zestawianych ad-hoc w trakcie pracy, a więc zastosowania nowej radiostacji na obiektach mobilnych. Udało się dodatkowo zwiększyć pojemność możliwej do utworzenia sieci radiowej do 255 radiostacji oraz zmniejszyć o około 30% masę urządzenia.

To właśnie na bazie tego rozwiązania opracowano radiostację R-450C w wersji przeznaczonej na potrzeby Nadbrzeżnego Dywizjonu Rakietowego (NDR). Dzięki zastosowanemu waveformowi udało się spełnić z zapasem ostre wymagania w zakresie dużej przepustowości poszczególnych relacji między obiektami, jak również w zakresie dopuszczalnych opóźnień.

Radiostacja została również przystosowana do pracy z pozostałymi komponentami podsystemu łączności NDR, m.in. w zakresie wypełniania roli gorącej rezerwy dla rozwijanych w czasie normalnej pracy połączeń przewodowych. Pozytywne opinie użytkowników spowodowały, że takie same urządzenia zostały zakupione dla tworzonej później Morskiej Jednostki Rakietowej.

Radiostacja dla Nadbrzeżnego Dywizjonu Rakietowego

Radiostacja R-450C przekazana dla NDR była pierwszą polską radiostacją klasy SDR i SCR (Software Defined Radio, Software Control Radio), w której modulacja (waveforming) i sterowanie realizowana jest programowo. Dodatkowo uzyskano możliwość zarządzania urządzeniem ze strony WWW, lokalnego pulpitu lub konsoli.

Radiostacja pracuje w paśmie I od 225 do 400 MHz (mając 176 numerów fal), ma nadajnik o maksymalnej mocy średniej kwadratowej 20 W RMS (root mean square) i wykorzystuje modulację OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing – z ortogonalnym zwielokrotnianiem w dziedzinie częstotliwości) - zwiększającą przepływności transmisji danych.

Stosując urządzenia R-450C można tworzyć bezprzewodowe lokalne (LAN) i rozległe (WAN) sieci pakietowe wykorzystujące czwartą wersję protokołu IP - IPv4 (Internet Protocol version 4) lub szóstą - IPv6. Mogą to być przy tym mobilne sieci radiowe (MANET) o przepustowości do 8Mb/s i o zasięgu bezpośredniej łączności do 40 km.

Daje to możliwość tworzenia infrastruktury telekomunikacyjnej sieciocentrycznej systemów dowodzenia na szczeblu brygady – batalionu – kompanii, a w tym organizowania:

• bezprzewodowych sieci komputerowych pomiędzy obiektami ruchomymi (np. rozpoznawczymi, dowódczo–sztabowymi, czy środkami ogniowymi);
• sieci dostępowych dużej pojemności wyżej wymienionych obiektów ruchomych do systemu przewodowo - radioliniowego szczebla brygady – dywizji – korpusu.

Dużą zaletą radiostacji R-450C jest możliwość organizowania z ich wykorzystaniem bezprzewodowych sieci IP dalekiego zasięgu oraz uzyskanie dzięki nim dostępu przez obiekty ruchome do terminali satelitarnych lub stacjonarnych sieci IP. W tym zastosowaniu ich przewaga nad klasycznymi środkami radiowymi KF/UKF polega na kilkakrotnie większej przepustowości, pozwalającej na uruchomienie usług multimedialnych (np. video konferencje, transmisja obrazów z bezpilotowców w czasie rzeczywistym, zdalne interaktywne sterowanie uzbrojeniem itp.).

Standardowo radiostacja R-450C wykorzystuje dwie anteny o charakterystykach dookólnych, sektorowych lub kierunkowych, które są dobierane w zależności od potrzeb. Przy czym w radiostacji obiektu pracującego wyłącznie na postoju można zastosować jedną antenę o typie zależnym od potrzeb.

Dalsze prace nad radiostacja R-450C

Kolejne prace nad radiostacją R-450C był związane przede wszystkim z poprawą parametrów taktyczno-technicznych zmniejszeniem masy oraz wyeliminowanie tzw. „aktywnego chłodzenia” (z wykorzystaniem napędzanych elektrycznie wentylatorów). Wprowadzenie nowych podzespołów oraz zastosowanie całkowicie „pasywnego chłodzenia” pozwoliło zmniejszyć objętość (o ponad 60% od poprzedniego wykonania), wymiary (wysokość 130 mm, szerokość 300 mm i grubość 340 mm), masę (mniejsza niż 15 kg) oraz pobór mocy (mniejsza od 200 W).

Wszystkie te zmiany w połączeniu z możliwością opracowania szerokiego wachlarza waveformów na potrzeby różnego rodzaju obiektów (jest to przecież urządzenie klasy SDR) dają możliwość, po zastosowaniu dodatkowo odpowiednich podstaw amortyzujących, montażu radiostacji R-450C na tak różnorodnych obiektach jak: pojazdy opancerzone (np. Rosomak), wozy i kabiny dowodzenia i kierowania lub mobilne systemu uzbrojenia (np. samobieżne armatohaubice).

Spółka Transbit ujawniła m.in. że na potrzeby tematu Hydra (bateria armat kalibru 35 mm) opracowano waveform pozwalający na współpracę sześciu efektorów (armat 35 mm) oraz wozu kierowania. Zadanie było o tyle trudne, że serwery balistyczne w wozie kierowania muszą na bieżąco wypracowywać parametry sterowania armat (związane z położenia i ruchu lufy efektora). W związku z tym przesyłanie informacji pomiędzy wozem kierowania i efektorami musi się odbywać w czasie rzeczywistym. Dodatkowo połączenie musi zapewnić prowadzenie rozmów utajnionych, zestawianych pomiędzy terminalami pracującymi zgodnie z protokołem SCIP (Secure Communication Interoperability Protocol) na wozie dowodzenia i armatach.

To dlatego opracowano waveform czasu rzeczywistego RTE/T2, który:

• spełnia wymagania czasu rzeczywistego zapewniając deterministyczny czas transferu informacji 90 ms;
• zapewnia prowadzenie rozmów utajnionych współpracując z dołączonymi terminalami/cyfrowymi pulpitami łączności SCIP typu AC-16SG, tworząc zabezpieczony kryptograficznie system kontroli rzeczywistości baterii (terminale AC-16SG zostały również opracowane przez spółkę Transbit);
• może współpracować w gorącej rezerwie lub w schemacie ustalonym przez użytkownika z połączeniami kablowymi w baterii.

Artykuł opracowano na podstawie materiałów Transbit Sp. z o.o. http://transbit.com.pl/

Czytaj też: Serwis Specjalny Defence24 MSPO 2016 - wiadomości i analizy z Międzynarodowego Salonu Przemysłu Obronnego w Kielcach.