Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование возможности построения высокоскоростной сети передачи навигационных данных в СВ/КВ диапазоне для морской подвижной службы акватории Северного морского пути

Номер контракта: 14.574.21.0033

Руководитель: Завьялов Сергей Анатольевич

Должность: С.н.с.

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
судовой терминал, сеть передачи навигационных данных, северный морской путь, св/кв диапазон, гмссб, морская подвижная служба, радиостанция, тактовая синхронизация, модуляция, сигнально-кодовая конструкция, синхропосылка, энергетическая эффективность, спектральная эффективность.

Цель проекта:
Исследование и разработка комплекса научно-технических решений, направленных на создание оборудования высокоскоростной сети бесперебойной передачи навигационных данных по радиоканалу в СВ/КВ диапазонах, предназначенной для организации информационного обеспечения безопасности мореплавания в акватории Северного морского пути.

Основные планируемые результаты проекта:
В результате выполнения ПНИ будет разработан комплекс решений для создания оборудования передачи информации мирового уровня, позволяющее работать в сложных условиях распространения радиоволн, характерных для Арктики, за счет применения спектрально и энергетически эффективных видов модуляции, способов приема и обработки сигналов.
В ходе выполнения ПНИ планируется:
1. Выбор топологии сети высокоскоростной передачи навигационных данных вдоль Северного морского пути с учетом энергетики радиотрассы и зоны покрытия береговой станции.
2. Выбор вида модуляции и помехоустойчивого кодирования по комплексу энергетических и спектральных характеристик.
3. Выбор алгоритма и протокола взаимодействия судовых терминалов и береговой станции.
4. Разработка экспериментального образца судового терминала и проведение экспериментальных исследований.
5. Разработка проекта технического задания на ОКР.


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
На результатах, полученных в ходе выполнения ПНИ, планируется создание многозоновой высокоскоростной сети передачи навигационных данных, принцип организации которой основан на создании локальных зон радиусом около 100 - 200 км охватывающих акваторию северного морского пути, внутри которых информационный обмен осуществляется в СВ/КВ диапазоне. Установленные на судах терминалы, позволят принимать высокоскоростной поток навигационных данных в зоне покрытия береговых станций и передавать телеметрическую информацию, координаты судна, бедственных сообщений и т.д. Решение этой задачи может быть основано на модернизации системы Глобальной Морской Системы Связи при Бедствии и для обеспечения безопасности (ГМССБ) с введением в ее СВ/ПВ/КВ сегмент цифровой передачи данных со скоростями до 9600 бит/с в полосе однополосного телефонного канала (3100 Гц) и до 30000 бит/с в полосе 10 кГц.
Отличительной особенностью разрабатываемой системы, например, по сравнению с разрабатываемой во Франции системой NAVDAT, является наличие узкополосного обратного канала связи, способного передавать информацию от 100 до 1200 бит/с. Это позволяет значительно повысить надежность доставки сообщений за счет подтверждения и перезапросов, передавать данные о текущих координатах, телеметрии, экстренных состояниях и прочих данных, содержащих малый объем информации. Малая скорость передачи в обратном канале позволяет при значительно меньшей мощности излучения судовой радиостанции, по сравнению с береговыми, мощность которых измеряется единицами кВт, успешно поддерживать двухсторонний обмен информацией.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Развертывание высокоскоростной сети передачи навигационных данных СВ/КВ диапазона для морской подвижной службы в акватории Северного морского пути позволит частично решить проблему отсутствия полноценной информационной инфраструктуры Российского севера и Арктики, а также создать резервный канал связи, дублирующий спутниковую связь, для обеспечения независимости в обеспечении связью при мировой политической и экономической нестабильности. На основе применения новых технологий связи и обмена информации создается единое информационное пространство для труднодоступных районов Крайнего Севера и арктических морей Российской Федерации для обеспечения безопасности мореплавания и других видов хозяйственной деятельности в этих районах.

Текущие результаты проекта:
Установлено, что при построении высокоскоростной сети передачи навигационных данных целесообразно использовать СВ диапазон за счет более стабильного канала связи – в ближней зоне (до ~200 км), где отсутствует ионосферная волна, СВ канал можно рассматривать как канал с белым шумом. Развертывание сети для КВ диапазона потребовало бы развертывания систем ионосферного зондирования, т. к. состояние ионосферы в приполярных зонах является крайне нестабильным.
Установлено, что существует необходимость в реализациях малогабаритных СВ антенн, пригодных для расположения на судах, что может послужить ограничивающим фактором использования СВ диапазона при реализации высокоскоростной сети передачи навигационных данных.
Выработана концепции построения Сети, ее топология и алгоритмы взаимодействия сетевых элементов. В ходе проведения работ было принято решение последовательную передачу данных, используя одну несущую. Определено, что в качестве сигнально-кодовых конструкций целесообразным является использование КАМ созвездия с блочным турбокодом, дающим наилучшее соотношение спектральной эффективности при заданной вероятности битовой ошибки для выбранных уровней информационной скорости в канале связи.
Проведены исследование влияния нестабильности опорных генераторов на эффективность приема КАМ сигналов и предложены варианты улучшения характеристик опорных генераторов.
Проведено имитационное моделирование судового терминала и проведены исследования по оценке качественных и количественных характеристик судового терминала, а также работы, направленные на их улучшения. Разработан экспериментальный образец судового терминала и испытательный стенд для проведения экспериментальных исследований.