Волоконно-оптическая связь в военной технике

Статьи
lp.jpgПрокофьева Л.П.
к.т.н., профессор,
заслуженный конструктор РФ, генеральный директор ЗАО «Центр ВОСПИ».

Передача данных становится одним из приоритетных направлений для обеспечения устойчивого, непрерывного, оперативного и скрытного управления подвижными и стационарными объектами и мобильными системами вооружений и военной техники (ВиВТ), и тенденция усиливается из года в год. Это вызвано широким использованием средств автоматизации, цифровой информации, интеграцией различных систем и средств контроля, управления и др. Трафик данных с большим количеством видеоизображений лавинообразно возрастает, причем необходима передача информации с гарантированной доставкой и минимальными задержками.

Наиболее успешно это достигается применением волоконно-оптических каналов передачи информации: скорость по одному волокну – десятки гигабит в секунду, дальность – десятки километров без ретрансляции, скрытность и помехозащищенность – недостижимые для иных видов каналов связи. Изучение потребной скорости передачи информации в отечественных ВиВТ показывает, что для большинства образцов допустимы 100 Мбит/с и лишь в перспективных системах требуется 1 Гбит/с и выше. Используемые протоколы и скорости:

  • ГОСТ Р. 52070-2003 (MIL-STD-1553B) – 1 Мбит/с;
  • ГОСТ 18977-79 (ARINC 429) – 1 Мбит/с;
  • STANAG-390 – 20 Мбит/с;
  • ГОСТ Р ИСО 8482-93 – до 30 Мбит/с;
  • Fast Ethernet – 100 Мбит/с;
  • Gigabit Ethernet – 1000 Мбит/с;
  • Fibre Channel – 1000 Мбит/с.

 

Освоенная российской промышленностью элементная база (полупроводниковые лазеры, фотоприемники, оптические соединители, кабели и пр.) позволяет создавать высоконадежные линии передачи протяженностью до 10 км и сети, работающие на скоростях до 1,25 Гбит/с. С помощью отечественных аналоговых передающих и приемных оптоэлектронных модулей можно передавать по оптическому волокну аналоговые ВЧ сигналы в полосе 0,1–12 ГГц на расстояние десятков километров.

rls.jpg
ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ:

Фазированные антенные решетки РЛС.
yak.jpg
Бортовые авиационные, корабельные, ракетные, спутниковые сети обмена цифровой информацией.

Локальные сети передачи данных комплексов ПВО и РЛС.
ship.jpg
Системы радиосвязи.


Выносные антенные позиции.
rocket.jpg
Линии передачи СВЧ сигналов.

Широкополосные линии задержки СВЧ сигналов.

Цифровая волоконно-оптическая техника.

Нашим предприятием разработаны 10 типов оконечных унифицированных устройств, являющихся основой для создания различной быстродействующей цифровой аппаратуры волоконно-оптических систем передачи информации. Устройства соответствуют требованиям ГОСТ РВ 20.39.304 по классам 1-5 и конструктивно выполнены в базовой несущей конструкции с габаритами 60х110х160 мм. Они предназначены для:

  • преобразования телевизионного сигнала по ГОСТ 7845-92 в цифровой код для передачи по оптическому волокну;
  • приема из оптического волокна и преобразования цифрового кода в телевизионный сигнал по ГОСТ 7845-92;
  • преобразования двух телевизионных сигналов по ГОСТ 7845-92 и сигнала по ГОСТ 18145-81 (RS-232) в цифровой код для передачи по оптическому волокну;
  • приема из оптического волокна и преобразования цифрового кода в два телевизионных сигнала по ГОСТ 7845-92 и сигналов по ГОСТ 18145-81 (RS-232);
  • преобразования сигналов магистральной шины по ГОСТ Р. 52070-2003 (MIL-STD-1553B) для передачи по оптическому волокну и обратного преобразования при приеме;
  • одновременного преобразования и передачи по оптическому волокну двух сигналов по ГОСТ 18977-79 (ARINC 429) и выполнения обратного преобразования при приеме;
  • преобразования электрических сигналов на базе технологии Fast Ethernet в оптические для передачи по оптическому волокну и обратного преобразования при приеме;
  • преобразования сигналов 8-битового кода интерфейса по ГОСТ Р ИСО 8482-93 в оптические сигналы для передачи по оптическому волокну;
  • приема из оптического волокна и преобразования цифрового кода в сигналы 8-битового кода интерфейса по ГОСТ Р ИСО 8482-93;
  • коммутации данных для объединения абонентов (8 портов) в локальную вычислительную сеть на базе технологии Fast Ethernet с восемью электрическими выводами или с одним оптическим и семью электрическими выводами.

Основные достоинства устройств:konstruktiv.jpg

  • универсальность модульного построения, обеспечивающая передачу разных видов информации в цифровом виде: видео; данных, соответствующих различным интерфейсам обмена; интегрированной информации;
  • использование оригинальных схемотехнических решений, защищенных патентами Российской Федерации и авторскими свидетельствами;
  • применение отечественной оптоэлектронной элементной базы. Устройства включаются в перечень изделий, разрешенных к применению в ВиВТ.

Проработаны также вопросы обеспечения одновременной передачи по одному оптическому волокну в одном направлении телевизионного сигнала по ГОСТ 7845-92, а в обратном направлении – сигнала по ГОСТ 18145-81 (RS-232) с использованием спектрального уплотнения. Завершается разработка и осуществляется поставка комплектов элементов волоконно-оптической связи гигабитной производительности на базе технологий Fibre Channel (FC) и Gigabit Ethernet (GE), включающих:

  • интерфейсные модули Fibre Channel (адаптеры) для связи ЭВМ по оптической линии;
  • модули конвертера среды передачи Fibre Channel для преобразования сигналов на базе технологии FC с витой пары в оптическое волокно и обратно;
  • модули коммутаторов Fibre Channel для объединения периферийных устройств в единую сеть FC;
  • модули конвертера среды передачи Gigabit Ethernet для преобразования сигналов на базе технологии GE с витой пары в оптическое волокно и обратно;
  • модули коммутаторов Gigabit Ethernet для объединения периферийных устройств в единую сеть GE;
  • бортовой оптический кабель;
  • бортовые многоконтактные оптические соединители;
  • оптоэлектронные приемно-передающие модули со скоростью 1,065 Гбит/с.

Аналоговая волоконно-оптическая техника

Появление волоконной оптики произвело революцию и в передаче аналоговых ВЧ и СВЧ сигналов на большие расстояния. В ряде случаев отказаться от аналоговых сигналов невозможно (связь, радиолокация, телеметрия, линии задержки и др.). Оптический сигнал, промодулированный аналоговым ВЧ или СВЧ сигналом, может быть скрытно передан по оптическому волокну на расстояния до десятков километров практически без ослабления (менее 0,5 дБ на км) и необходимости ретрансляции, а также демаскирования его в эфире. По аналоговой волоконно-оптической линии связи можно передавать сверхширокополосные сигналы: от единиц МГц и до 12 ГГц (в перспективе – до 30 ГГц) со сплошным перекрытием. Ни одна из ранее применявшихся линий передачи ВЧ сигналов (коаксиальных, волноводных, двухпроводных) не позволяет это осуществить. Открываются широкие возможности для создания позиционно разнесенных систем радиолокации, антенных систем, удаленных от пунктов управления и обработки информации, систем разводки гетеродинных, контрольных и синхронизирующих сигналов в крупноапертурных фазированных антенных решетках. Линии задержки на оптическом волокне имеют уникальные свойства, поскольку у них величина задержки аналогового сигнала принципиально не зависит от его частоты, что позволяет создавать ложные радиолокационные цели даже при использовании сверхширокополосных зондирующих сигналов. Эти свойства недоступны линиям задержки, выполненным на иных физических принципах.

Сегодня мы приступили к практическому внедрению волоконно-оптических систем на военные воздушные и морские суда. При этом снижается энергопотребление аппаратуры, радикально повышается невосприимчивость к любым электромагнитным наводкам и помехам (главная проблема бортовых сетей с их плотным монтажом), значительно повышается надежность передачи информации (вероятность ошибки – менее 10–12) и многократно снижается масса. Например, замена самых современных бортовых кабелей передачи данных на основе меди на бортовые оптические кабели снижает вес кабельной разводки более чем в 10 раз!

Без преувеличения можно сказать, что ни один сложный образец ВиВТ не может считаться соответствующим современному уровню, если в нем не нашла применения волоконная оптика.