В процессе дальнейшего совершенствования военных систем связи наиболее важным, как считают зарубежные специалисты, является достижение большей достоверности передачи информации и ее скрытности в условиях применения средств радиоэлектронной борьбы и оружия всех видов. Кроме того, наряду с обеспечением высокой надежности техники связи повышенные требования предъявляются к своевременности и гибкости установления связи, к мобильности средств каналообразования. Все это возможно осуществить путем повышения устойчивости системы связи, степени ее интеграции и автоматизации процессов управления ею.
Надежность системы связи в основном определяется техническими решениями, положенными в основу проектирования ее элементов, качеством техники связи, а также квалификацией обслуживающего персонала.
Повышение помехоустойчивости сетей связи достигается рациональным сочетанием организационных и технических мер защиты. В частности, используют в средствах передачи информации помехозащищенные режимы работы (например, широкополосные сигналы, модемные и антенные компенсаторы) и маневрирование мощностью передатчика.
С целью повысить живучесть системы связи автоматические центры коммутации (АЦК), входящие в состав ее сетей, соединяются разнородными дублируемыми линиями связи таким образом, чтобы была возможность осуществить маршрутизацию по принципу «каждый с каждым». При этом стационарные АЦК, обеспечивающие автоматический выбор маршрута передачи сообщения, располагаются в малонаселенных районах и имеют такую же степень защиты, как и основные военные объекты. Широко применяются также подвижные узлы связи, размещенные на наземном, воздушном и морском транспорте. Абоненты сети, как правило, подключаются сразу к двум АЦК, но пользуются только одним. При выходе из строя основного центра коммутации доступ к сети осуществляется через запасной.
Возрастание степени интеграции системы военной связи, по мнению зарубежных военных специалистов, может быть достигнуто объединением существующих стратегических и тактических сетей и подсистем как в национальном, так и в международном масштабе. Однако считают, что добиться значительного повышения всех основных оперативно-тактических показателей системы, ее устойчивости, эффективности и качества обслуживания простым объединением сетей невозможно.
В настоящее время в большинстве стран система военной связи представляет собой в основном аналоговую систему с цифровыми каналами связи, то есть систему, в большинстве АЦК которой передаваемые сигналы претерпевают преобразования «аналог — цифра» и «цифра— аналог». При этом возможно накопление шумов квантования, а следовательно, снижение качества передачи информации, сокращение числа коммутаций и расстояния между абонентами.
По мнению зарубежных экспертов, новый этап модернизации, начавшийся с объединения вторичных сетей и внедрения волоконно-оптических линий связи, предопределенный достижениями в области производства и использования вычислительной техники и интегральной технологии в цифровых системах коммутации и средствах каналообразования, позволит создать единую цифровую систему военной связи с интегральным обслуживанием.
В качестве абонентских терминалов могут применяться либо цифровые телефонные аппараты, либо персональные компьютеры и факсимильные аппараты, либо телексные терминалы и терминалы передачи данных, либо многофункциональный цифровой терминал, позволяющий передавать речь, данные и текст. При наличии у абонента адаптера возможно соединять терминал с ЭВМ.
Планируют широкое использование правительственных и коммерческих сетей связи с интегральным обслуживанием; замену АЦК программно-управляемыми цифровыми коммутационными станциями, позволяющими осуществлять коммутацию каналов, сообщений, пакетов и все виды связи (передачу данных, телефонную, видеотелефонную, телеграфную, факсимильную и конференц-связь). На переходном этапе связь аналоговой системы с цифровой будет налажена с помощью управляемых микропроцессорами сопрягающих устройств, входящих в состав программно-управляемых цифровых коммутационных станций. Основная особенность создаваемой системы связи состоит в применении в коммерческих арендуемых сетях полностью цифровых коммутаторов, снабженных виртуальными программными средствами для обработки полного графика военного назначения, а также в организации прямой засекреченной связи между абонентами. Введение многоуровневого приоритета обеспечит надежную передачу команд и специальных сигналов в условиях непредвиденного изменения обстановки.
По сообщению зарубежной печати, разрабатываемые и находящиеся в опытной эксплуатации средства связи характеризуются применением речепреобразующих устройств
(РПУ), построенных на цифровых методах кодирования речи, наличием помехозащищенных модемов, использованием распределенного управления на базе мультиплексоров с прикладным программным обеспечением на языках высокого уровня и созданием определенного уровня интеграции служб связи. Предполагают тесное взаимодействие и последующую взаимную интеграцию программно-управляемых цифровых коммутационных станций и локальных сетей с реализацией преимуществ каждой из них. При этом станции в основном будут работать в режиме высокоскоростной пакетной коммутации, что позволит повысить их производительность и пропускную способность каналов связи, унифицировать аппаратные и программные средства.
Кроме того, планируют разработать и внедрить концепции защиты информации пользователей и станций коммутации. Отмечают, что одним из преимуществ цифровой системы интегрального обслуживания является доступ к ней, который регулируется с помощью подтверждения права доступа и аппаратурой идентификации пользователя. Для вхождения в систему связи абонент на клавиатуре любого терминала набирает персональный код, характеризующий уровень его приоритета и область доступа к сети и данным. После прихода сигнала, подтверждающего идентификацию, абонент получает разрешение на обмен информацией. При этом идентификация абонента, как правило, производится на станции коммутации. Как считают зарубежные специалисты, благодаря применению цифровых методов обработки речи и временного разделения каналов прямое прослушивание и перехват данных в таких системах будут невозможны. Выбор наиболее экономичного для конкретного случая метода шифрования позволит обеспечить требуемую степень защиты. Поэтому, как считают, необходимо ускорить разработку методов защиты информации от несанкционированного доступа к ней обслуживающего персонала аппаратуры и сетей связи.
Особое внимание зарубежные специалисты уделяют разработке и внедрению программно-управляемых цифровых коммутационных станций. Такие станции оперируют цифровыми каналами со скоростью 64 и 16 кбит/с. Для предоставления абоненту всех видов услуг ему могут быть выделены три цифровых канала по схеме 2В + D с общей скоростью 144 кбит/с. Через В-канал со скоростью 64 кбит/с могут передаваться следующие виды информации: «цифровая речь» в режиме коммутации каналов; данные в режимах коммутации каналов или пакетов; речь совместно с данными при групповой скорости 64 кбит/с; речь в пакетной форме со скоростью передачи до 64 кбит/с. Кроме того, В-канал может разбиваться на несколько подканалов со скоростями 8; 16 и 32 кбит/с, каждый из (вторых может использоваться отдельным абонентом. D-канал предназначен для передачи управляющей информации или совместной передачи управляющих и информационных сигналов со скоростью 16 кбит/с. Через этот канал могут также передаваться и сигналы телеметрии. При одновременной передаче различных видов информации в В- или D-канале, как правило, используется статистическое уплотнение.
Информация всех видов, поступающая на программно-управляемые цифровые коммутационные станции, первоначально трансформируется в стандартные цифровые потоки. Например, речевые сообщения преобразуются с помощью РПУ или терминалов пакетирования речи у абонента или на центре коммутации. Все последующие операции преобразования цифровых потоков выполняются независимо от вида исходной информации, а следовательно, как считают, возможна единая система коммутации, уплотнения и передачи информации.
Достаточно адекватное представление в цифровом виде речевого сигнала с помощью импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) привело к широкому применению цифрового телефонного канала со скоростью передачи 64 кбит/с, по которому с хорошим качеством передаются речь и сигналы вторичного уплотнения со скоростью до 9,6 кбит/с. Однако существующая избыточность и низкая помехоустойчивость этих сигналов побудили зарубежных специалистов начать поиск новых методов сжатия речевых сигналов. Первым и уже реализованным шагом в этом направлении стал принцип исключения пауз в речи, в частности, так называемая система цифровой интерполяции речи. С применением ее примерно в 2 раза увеличивается пропускная способность каналов связи.
Дальнейшее повышение эффективности цифровых систем связывают с разработкой помехоустойчивых методов кодирования речи, сокращающих избыточность передаваемых сообщений. Современная технология производства интегральных схем позволяет компактно реализовать наиболее сложные алгоритмы кодирования. Широкое практическое применение в цифровых сетях связи нашли речепреобразующие устройства (кодеки), построенные на принципах адаптивной дельта-модуляции (АДМ) и адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (АДИКМ).
Как показали исследования зарубежных специалистов, кодеки, построенные на принципах АДМ, целесообразно применять в цифровых каналах военной связи со скоростью 16 кбит/с. При этом предпочтение отдается кодекам с гибридным (или мгновенным) компаундированием, обеспечивающим качественную передачу речи со скоростью 16 кбит/с при предельном значении коэффициента ошибок в канале связи не более стал принцип исключения пауз в речи, в частности, так называемая система цифровой интерполяции речи. С применением ее примерно в 2 раза увеличивается пропускная способность каналов связи.
Дальнейшее повышение эффективности цифровых систем связывают с разработкой помехоустойчивых методов кодирования речи, сокращающих избыточность передаваемых сообщений. Современная технология производства интегральных схем позволяет компактно реализовать наиболее сложные алгоритмы кодирования. Широкое практическое применение в цифровых сетях связи нашли речепреобразующие устройства (кодеки), построенные на принципах адаптивной дельта-модуляции (АДМ) и адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (АДИКМ).
Как показали исследования зарубежных специалистов, кодеки, построенные на принципах АДМ, целесообразно применять в цифровых каналах военной связи со скоростью 16 кбит/с. При этом предпочтение отдается кодекам с гибридным (или мгновенным) компаундированием, обеспечивающим качественную передачу речи со скоростью 16 кбит/с при предельном значении коэффициента ошибок в канале связи не более 1o-2…1o-1. В некоторых системах военной связи все большее применение находят кодеки АДИКМ. Они в сочетании с интерполятором речи позволяют снизить скорость цифрового потока до 16 или даже до 9,6 кбит/с при том же качестве передачи речи, что и в кодеке с ИКМ со скоростью 64 кбит/с. Чтобы снизить перегрузки в таком канале, уменьшают коэффициент компрессии цифрового интерполятора, используют динамическое управление скоростью кодирования и буферную память для постановки на очередь.
По мнению зарубежных экспертов, для повышения эффективности функционирования систем связи необходимо создавать кодеки речи на скорости передачи от 8 до 16 кбит/с. Для работы на таких скоростях перспективными
РПУ считают кодеки с полосным кодированием и адаптивным ортогональным преобразованием.
В кодеках с полосным кодированием входной речевой сигнал первоначально делится гребенкой фильтров на несколько частотных полос. Спектр каждой из них переносится в область нижних частот, децимируется и кодируется кодерами подканалов. В качестве кодеков могут использоваться кодеки АДИКМ с адаптивными квантователями. Цифровые сигналы подканалов, синхронизации и дополнительной информации объединяются мультиплексором и посылаются в канал связи. На приемной стороне (в декодере) сигналы подканалов декодируются, интерполируются, переносятся в соответствующие области частот, фильтруются и объединяются в восстанавливаемый речевой сигнал. Оценки качества по субъективному критерию показали, что при скорости 16 кбит/с этот кодек эквивалентен 7-разрядной логарифмической ИКМ, а при 9,6 кбит/с — 6-разрядной. Современная технология позволяет реализовать полосный кодек, включая операции аналого-цифрового преобразования, всего на трех микросхемах.
При построении кодека на принципах ортогонального преобразования исходный речевой сигнал разбивается на сегменты, которые поочередно подвергаются преобразованию по выбранному алгоритму — Фурье, косинусному, Уолша или другому. После этого каждый из коэффициентов преобразования, соответствующий сегменту речевого сигнала, кодируется и передается по каналу связи. В декодере производится декодирование и преобразование коэффициентов в копию входного сегмента речи. Последовательное объединение полученных таким образом сегментов позволяет восстановить переданный сигнал.
Исследуют и более сложные кодеки с ортогональным преобразованием. Основная идея их усовершенствования состоит в дополнительном получении и передаче на приемную сторону, наряду с коэффициентами преобразования, параметров прогнозирующего фильтра и основного тона. По этой информации в декодере строится базовый спектр, декодируются коэффициенты преобразования и обратным преобразованием получаются отсчеты сигнала на сегменте. «Склеивание» из сегментов непрерывного сигнала обычно производится методом взвешивающего окна. По сравнению с АДИКМ на скорости 16 кбит/с при дискретном косинусном преобразовании отношение сигнал/шум квантования улучшается на 8 дБ, а по сравнению с АДМ — на 2 дБ. Считают, что кодеки, построенные на рассматриваемых принципах, малочувствительны к ошибкам, возникающим в цифровом канале, и могут работать при коэффициенте ошибок в канале связи не более 10 — 10 . Кроме того, при реализации данных алгоритмов преобразования речи имеется возможность усиленной защиты тех ее составляющих, которые наиболее важны для восстанавливаемого сигнала. Допускается и работа при вторичном уплотнении цифровым потоком со скоростью передачи до 2,4 кбит/с.
Сообщалось также о разработке кодека речевого сигнала, рассчитанного на скорость 12 кбит/с при коррекции ошибок канала и суммарной скорости 16 кбит/с. Отмечается, что он близок по качеству к системе аналоговой передачи речи с компаундированием и частотной модуляцией, но вместе с тем более помехоустойчив и позволяет организовать многофункциональное обслуживание абонентов, в том числе и передачу данных.
Таким образом, как считают зарубежные военные специалисты, принятая концепция развития цифровых систем военной связи позволит значительно улучшить основные оперативно-тактические показатели системы связи, создать разветвленную автоматически коммутируемую сеть для передачи всех видов информации по унифицированным цифровым каналам, внедрить динамическое управление потоками информации и повысить на этой основе эффективность использования цифровых трактов и устойчивость системы в целом.