Спутниковая связь в системе управления воздушным движением на территории ДВФО

Константин Капля, директор по реализации федеральных целевых программ и модернизации, ФГУП «Государственная корпорация по организации воздушного движения в Российской Федерации»

Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственная корпорация по организации воздушного движения в Российской Федерации» (ФГУП «Госкорпорация по ОрВД») является национальным поставщиком аэронавигационных услуг. Предприятие образовано в соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от 14 мая 1996 г. № 583 в целях повышения безопасности и регулярности полетов воздушных судов, формирования единой хозяйственной системы управления воздушным движением и регулирования использования воздушного пространства Российской Федерации. Предприятие создано на праве хозяйственного ведения, является коммерческой организацией и в настоящее время находится в ведении Федерального агентства воздушного транспорта. Имеет в своем составе 17 филиалов, расположенных по всей территории Российской Федерации.

О «Госкорпорации по ОрВД»

 Обслуживаемая площадь – более 26 млн км²

Протяженность маршрутов – свыше 700 тыс. км

Количество обслуживаемых полетов – более 1,4 млн в год

Одновременно под управлением находятся около тысячи воздушных судов

Оперативные органы:

45 центров ЕС ОрВД, из них:

ГЦ – 1;

ЗЦ –7;

РЦ (ВРЦ) – 37.

Технические средства:

АС УВД укрупненных центров – 6 единиц;

средства автоматизации ОрВД – 150 единиц;

средства радиолокации – 458 единиц;

средства навигации – 1 966 единиц;

средства ВЧ- и ОВЧ-радиосвязи – 9 968 единиц.

В рамках реализации ФЦП «Модернизация Единой системы организации воздушного движения Российской Федерации» в части развития фиксированной спутниковой связи продолжаются работы по развитию и поддержанию эксплуатационной готовности единой системы фиксированной спутниковой связи для организации воздушного движения (ЕС ФСС ОрВД), на базе которой построена технологическая сеть связи для нужд ФГУП «Госкорпорация по ОрВД» (рис. 2).

Развитие ЕС ФСС ОрВД

Задача модернизации организации воздушного движения требует качественно нового подхода к одной из важнейших составляющих ОрВД – организации авиационной электросвязи. Современные технологии организации и планирования воздушного движения предполагают тесное взаимодействие множества технологических объектов и служб аэронавигации. Во многих случаях эти объекты расположены в труднодоступных населенных пунктах со слаборазвитой инфраструктурой связи. В первую очередь это касается районов Севера, Северо-Востока и Дальнего Востока России. Между тем эти районы представляют большой интерес для зарубежных авиакомпаний, поскольку дают возможность выгодного использования воздушного пространства при полетах из Северной Америки и Европы в страны Юго-Восточной Азии, Австралию, Японию.

В последнее время в России ведется наращивание телекоммуникационных мощностей связной наземной инфраструктуры ЕС ОрВД в крупных городах и на магистральных направлениях. Однако процесс совершенствования периферийной сети идет медленно, а в некоторых регионах фактически стоит на месте. Количество каналов связи недостаточно и качество оставляет желать лучшего, имеющиеся каналы обеспечивают низкую скорость передачи информации. Поскольку функционирование современной системы ОрВД характеризуется большими потоками передаваемых данных и количеством речевых каналов с жесткими требованиями к качеству и надежности связи, реализовать систему связи ЕС ОрВД для России в целом только на базе существующей наземной телекоммуникационной инфраструктуры не представляется возможным.

С учетом данного фактора ФГУП «Госкорпорация по ОрВД» продолжает планомерные работы по развитию сети авиационной фиксированной спутниковой связи (АФСС) для нужд ОрВД. Современные спутниковые технологии позволяют организовать любые виды радиосвязи (телефонию, передачу данных, телеграф) с необходимыми надежностью и качеством при требуемой скорости передачи информации независимо от расстояния между объектами ЕС ОрВД. Этот вид связи обеспечивает возможность развития сети, в частности:

• оперативно добавлять новые направления связи и последующее наращивание пропускной способности существующих направлений;
• оперативно реконфигурировать каналы и направления связи;
• обеспечивать работу отдельных технических средств связи в необслуживаемом режиме и, как правило, с меньшими капитальными и эксплуатационными затратами;
• улучшать защиту от несанкционированного доступа, диверсионного воздействия и стихийных бедствий.

ЕС ФСС ОрВД обеспечивает:

• передачу данных о воздушной обстановке (местоположении воздушных судов) от радиолокационных средств в комплексы средств автоматизации (КСА) центров ЕС ОрВД;
• речевой обмен информацией между диспетчерским составом центров ЕС ОрВД и экипажами воздушных судов, а также удаленное управление средствами радиосвязи в случае их расположения в удаленных приемно-передающих центрах (ППЦ);
• речевое взаимодействие диспетчеров и должностных лиц между собой;
• взаимодействие центров ЕС ОрВД – объединение локальных вычислительных сетей в единую корпоративную сеть; обмен файлами данных и телеграфными сообщениями между центрами ЕС ОрВД (при этом обеспечивается передача различной плановой и вспомогательной информации – плановых данных, метеоинформации, прогнозов потоков воздушного движения и др.); процессы автоматизации планирования и другой деятельности центров;
• создание технической инфраструктуры для централизованного управления использованием воздушного пространства.

Для построения сети используются станции спутниковой связи типа «МОСТ» производства ОАО «Радиофизика», имеющие сертификаты Межгосударственного авиационного комитета и Минкомсвязи России. Чтобы обеспечить максимальное соответствие характеристик станций потребностям конкретных абонентов, они выпускаются в двух модификациях: узловые станции «МОСТ-УС», которые используются в качестве центральных во фрагментах ЕС ФСС ОрВД, и абонентские станции «МОСТ-АС». Типовой вид антенных систем ЗССС показан на рис. 3.

Каждый тип станций комплектуется каналообразующим оборудованием, обеспечивающим необходимую номенклатуру и конфигурацию каналов связи. В целях повышения надежности и соответствия требованиям ИКАО к сетям связи ОрВД в состав станции включаются аппаратно-программные средства для автоматического резервирования каналов – за счет спутниковых или арендованных наземных, в качестве которых могут выступать выделенные и/или коммутируемые каналы тональной частоты, радиорелейные и/или оптоволоконные линии связи и т. п.

В настоящее время по заказу ФГУП «Госкорпорация по ОрВД» ОАО «Радиофизика» выполняет работы по наращиванию технологических сетей связи в дальневосточных филиалах ФГУП «Госкорпорация по ОрВД»: «Аэронавигация Дальнего Востока» (Хабаровск), «Аэронавигация Северо-Востока» (Магадан), «Камчатаэронавигация» (Елизово), «Аэронавигация Северо-Восточной Сибири» (Якутск).

Кроме того, в рамках развития транспортной сети установлены земные станции спутниковой связи в Иркутском, Красноярском и Новосибирском центрах ОрВД ФГУП «Госкорпорация по ОрВД».

Особенности АФСС

При проектировании и создании сети АФСС были учтены ее основные особенности.

Управление воздушным движением осуществляется территориальными предприятиями, каждое из которых заинтересовано в первую очередь в создании необходимой внутренней межобъектовой инфраструктуры связи. Сети связи территориальных предприятий имеют радиальную структуру: абонентские станции связываются с узловой станцией сети и, как правило, не имеют каналов связи между собой.

Ввиду большой зоны охвата сеть строится с использованием двух спутников-ретрансляторов российской космической группировки. При построении сети организуются шлюзы между фрагментами сети, работающими через различные ретрансляторы. Одновременно такие шлюзы позволяют проводить в рамках создаваемой системы связи эффективное резервирование каналов на случай отказа.

Определенные проблемы имеются в районах Якутии, Магадана, Чукотки и Камчатки. Отсутствуют резервные спутники-ретрансляторы в точках стояния 140 и 96,5° в. д., вследствие чего при выходе из строя спутника-ретранслятора управление воздушным движением в районах полетной информации Крайнего Севера, Магадана, Камчатки может серьезно нарушиться. Космические аппараты в точках стояния 140 и 96,5° в. д. предоставляют ограниченный спутниковый ресурс. Кроме того, необходима доработка антенных систем земных станций спутниковой связи (работа выполняется за счет ФГУП «Госкорпорация по ОрВД») для работы через новый спутник-ретранслятор «Экспресс-АМ5» (140° в. д.) – для обеспечения кросс-поляризационной развязки 30 дБ.

Реализуемые каналы спутниковой связи используются для речевого взаимодействия, передачи радиолокационной информации, телеграфных сообщений, управления техническими средствами, обмена данными. Интерфейсы и протоколы обмена данными, поддерживаемые устанавливаемым зарубежным оборудованием земных станций, не всегда являются типовыми для отечественной оконечной аппаратуры, что требует дополнения состава ЗС устройствами сопряжения.

К каналам авиационной связи предъявляются высокие требования по надежности, поэтому их резервирование обязательно. Задача резервирования в рамках создаваемой сети решается различными путями с учетом возможности аренды наземных каналов.

Многие из действующих и подлежащих вводу в эксплуатацию станций работают в чрезвычайно сложных климатических условиях. Станции спутниковой связи функционируют фактически в необслуживаемом режиме.

Перспективы развития ЕС ФСС ОрВД

 Опыт создания и эксплуатации ЕС ФСС ОрВД показал правильность заложенных технических решений, высокие эксплуатационные характеристики оборудования и эффективность использования сети в интересах ОрВД. В настоящее время в ДВФО размещено более 90 станций спутниковой связи С-диапазона. До 2020 г. планируется поставить еще 15–20 комплектов земных станций спутниковой связи.

Ближайшие и перспективные цели развития ЕС ФСС ОрВД таковы:

• поэтапное приведение структуры сети в соответствие со структурой создаваемых укрупненных районов ОрВД, установка новых станций спутниковой связи в местах, где в этом есть необходимость; решение задачи экономически эффективного технического сопряжения фрагментов ЕС ФСС ОрВД различных территориальных предприятий, которые создавались в разное время;
• организация постоянного управления и контроля работы ЕС ФСС ОрВД из Центра мониторинга и контроля (ЦМК). Поскольку управление работой станций спутниковой связи может осуществляться и на местах их установки, должны быть определены и реализованы оптимальные процедуры управления, контроля и регистрации работы станций и каналов связи;
• использование транспортной сети для решения широкого спектра задач, не связанных напрямую с техническим обеспечением аэронавигационного обслуживания, – обмена необходимыми данными, информацией, программным обеспечением, документооборота между Генеральной дирекцией и филиалами; использование сети АФСС для дистанционного обучения и аттестации специалистов ФГУП «Госкорпорация по ОрВД» и т. п.;
• использование ЕС ФСС ОрВД для организации взаимодействия смежных центров ОрВД России и сопредельных государств. В настоящее время часть таких каналов реализована (с сетью АФСС Китая), по другим направлениям ведутся работы (с сетью АФСС Монголии, США).

Кроме того, ФГУП «Госкорпорация по ОрВД» продолжает работу по реализации Программы создания цифровой сети интегрированной авиационной фиксированной связи (ЦСИАФС) РФ, которая обеспечит взаимодействие всех систем и комплексов Аэронавигационной системы Российской Федерации. ЕС ФСС ОрВД является составной частью создаваемой ЦСИАФС.

Цифровая сеть интегрированной авиационной фиксированной связи

 ЦСИАФС представляет собой мультисервисную сеть связи со сложной наземной инфокоммуникационной инфраструктурой, которая обеспечивает предоставление неограниченного набора услуг, прежде всего услуг авиационной фиксированной связи. В соответствии с Федеральными авиационными правилами сеть предназначается для:

• обеспечения взаимодействия центров (пунктов) ОрВД;
• обеспечения взаимодействия центров планирования и организации потоков воздушного движения;
• обеспечения взаимодействия служб аэропортов в процессе производственной деятельности;
• передачи метеорологической и полетной информации;
• обеспечения взаимодействия с пользователями воздушного пространства;
• обеспечения деятельности производственно-диспетчерских служб и административно-управленческого персонала гражданской авиации, а также обмена информацией «воздух – земля» и «земля – земля», трансляции информации систем управления и мониторинга, безопасности сети.

В настоящее время основной информационной средой для обслуживания пользователей аэронавигационной системы являются многочисленные сети и системы связи, имеющие различную архитектуру и использующие разнообразные протоколы, интерфейсы и процедуры обмена информацией. Вследствие быстро растущего количества взаимодействующих объектов (воздушных судов, наземных систем, авиакомпаний, агентств и т. д.), высоких темпов увеличения объема трафика и тенденций перехода к услугам передачи данных существующие сети и системы не могут в полной мере обеспечить требования пользователей к качеству обслуживания, времени доставки информации, надежности и защищенности услуг связи.

Современный этап развития системы организации воздушного движения характеризуется переходом к более широкому использованию информационных и телекоммуникационных технологий. Технологической основой системы ОрВД должна стать информационная инфраструктура, обеспечивающая возможность доступа к информационным ресурсам каждого участника процесса ОрВД и пользователя воздушного пространства. Информационную инфраструктуру составляет совокупность баз данных, средств обработки информации, взаимодействующих сетей связи и терминалов пользователей.

Доступ к информационным ресурсам реализуется посредством услуг связи нового типа – инфокоммуникационных услуг. Инфокоммуникационная услуга представляет собой услугу связи, предполагающую автоматизированную обработку, хранение или предоставление по запросу информации с использованием средств вычислительной техники как на входящем, так и на исходящем конце соединения. Развитие инфокоммуникационных услуг требует решения задач эффективного управления информационными ресурсами с одновременным расширением функциональности сетей связи. К основным технологическим особенностям, отличающим инфокоммуникационные услуги от услуг традиционных сетей связи, можно отнести следующие:

• инфокоммуникационные услуги предоставляются на верхних уровнях модели взаимодействия открытых систем (OSI), а услуги связи – на третьем, сетевом уровне;
• большинство инфокоммуникационных услуг предполагает наличие клиентской и серверной частей; клиентская часть реализуется в оборудовании пользователя, а серверная – на выделенном узле сети;
• инфокоммуникационные услуги, как правило, предусматривают передачу мультимедийной информации, которая характеризуется высокими скоростями передачи и несимметричностью входящего и исходящего информационных потоков;
• для предоставления инфокоммуникационных услуг зачастую необходимы сложные многоточечные конфигурации соединений;
• для инфокоммуникационных услуг характерно разнообразие прикладных протоколов и возможностей управления услугами со стороны пользователя;
• для идентификации абонентов инфокоммуникационных услуг может использоваться дополнительная адресация в рамках данной инфокоммуникационной услуги.

Большинство инфокоммуникационных услуг являются «приложениями», т. е. их функциональность распределена между оборудованием поставщика услуги и оконечным оборудованием пользователя. Поэтому функции оконечного оборудования тоже должны быть отнесены к составу инфокоммуникационной услуги, что необходимо учитывать при их регламентации.

К инфокоммуникационным услугам предъявляются такие требования, как мобильность, возможность гибкого и быстрого создания новых услуг, гарантированное качество.

ЦСИАФС строится на базе цифровых технологий обработки и трансляции как речевой информации, так и данных. Конечной целью является построение ЦСИАФС на базе концепции сетей связи следующего поколения (NGN), обеспечивающих предоставление неограниченного набора услуг с гибкими возможностями управления ими, персонализации и создания новых услуг за счет унификации сетевых решений. Это предполагает реализацию универсальной транспортной сети с распределенной коммутацией, вынесение функций предоставления услуг в оконечные сетевые узлы и интеграцию с традиционными сетями связи.

Строящаяся ЦСИАФС должна охватывать всю территорию Российской Федерации, на которой пользователям воздушного пространства предоставляется аэронавигационное обслуживание провайдером этих услуг – ФГУП «Госкорпорация по ОрВД». Физические элементы ЦСИАФС размещаются в центрах ЕС ОрВД РФ, на объектах радиотехнического обеспечения полетов, авиационной электросвязи и структурных объектах, находящихся в хозяйственном ведении ФГУП «Госкорпорация по ОрВД» или на арендованных площадях.