В систему современной внутрикорабельной связи, помимо оборудования телефонной и громкоговорящей связи, в последнее время входят средства замкнутого телевидения и носимая аппаратура связи. Кроме того, в ВМС США и Великобритании признано целесообразным объединить средства внутрикорабельной связи с оборудованием для передачи цифровых данных.
Повышение пропускной способности линий внутрикорабельной связи является, по мнению зарубежных военно-морских специалистов, особой проблемой, решение которой позволит сократить количество кабелей и их длину, составляющую на современном корабле несколько сотен километров.
На кораблях ВМС США в настоящее время используется единая усовершенствованная система внутрикорабельной связи AICS (Advanced Interior Communications System), которую начали разрабатывать в 1963 году. При её создании было решено объединить корабельные сети и лини связи, использовав принципы электронной коммутации и программного управления, а также идентичность линий связи и оконечной аппаратуры для всех абонентов (включая аппаратуру внешних радиолиний). В её состав входят безбатарейный телефон, селектор, корабельная трансляция и автоматическая телефонная станция.
Система AICS позволяет осуществлять переговоры двух абонентов по телефону, одновременную громкоговорящую связь нескольких абонентов (совещание), передачу циркулярных сообщений и команд. Совещания могут проводиться с переменным числом участников (допускается ручное управление линией при включённой автоматике). Система может сопрягаться с аппаратурой широкополосных передач, буквопочатания, фототелеграфии и обеспечивать абонентам прямой выход в береговые телефонные сети, корабельную трансляцию, а также связь по радиолинии.
Американские военно-морские специалисты считают, что система AICS хотя и имеет ряд положительных свойств (в первую очередь наличие электронной коммутации и программного управления), но всё же не отвечает всем современным требованиям. В ней применяются ещё кабельные линии обычного типа, отсутствует уплотнение в каналах, не обеспечиваются передача цифровой информации и связь абонентов в движении.
В большей степени эти недостатки проявляются на авианосцах, где основным средством управления при взлёте и посадке самолётов является микрофонная связь.
По сообщениям зарубежной печати, на универсальном десантном корабле ВМС США «Тарава» установлена новая система внутрикорабельной связи IVCS (Interior Voice Communication System), управляемая ЭВМ, которая объединяет административные линии связи и линии технического обслуживания. Связь внутри корабля осуществляется с помощью телефонной, радиопереговорной и телевизионной систем.
В телефонной системе AN/STC-1 использован принцип приоритета при вызове абонентов, предусмотрены вызов некоторых из них набором сокращённого кода, переадресация и т. п. В качестве оконечной аппаратуры используются 588 абонентских аппаратов, коммутируемых двумя коммутационными центрами, находящимися в носовой и кормовой частях корабля.
Радиопереговорная система состоит из малогабаритных УКВ приёмопередатчиков, смонтированных в головных шлемофонах, с помощью которых можно подключаться и к телефонной системе корабля.
Телевизионная система включает 14 телекамер, 22 монитора и 48 телеприёмников, имеющих большое количество точек подключения. Используется она в основном для обеспечения взлётно-посадочных операции, координации погрузочно-разгрузочных работ, передачи информации и т. д. Командование ВМС США предполагает принять эту систему в настоящее время в качестве основной на авианосцах.
В то же время в целях создания новых систем внутрикорабельной связи и передачи данных фирмы США и Великобритании по заказу ВМС этих стран проводят научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. Так, на американском десантном вертолетоносце «Гуам» некоторое время испытывалась система внутрикорабельной связи, включавшая лёгкие носимые радиостанции дециметрового диапазона (частота 465 МГц, мощность 1 Вт). Было установлено, что с их помощью можно поддерживать связь на сравнительно больших расстояниях, но не в пределах всего корабля. По мнению американских военно-морских специалистов, радиостанции большей мощности не отвечают требованиям электромагнитной совместимости с другими радиоэлектронными средствами корабля и будут иметь больший уровень излучения, чем разрешается из опасения быть обнаруженными поисковой аппаратурой противника.
Зарубежные военно-морские специалисты считают, что широкие перспективы для развития средств внутрикорабельной связи и передачи данных открывает применение средств волоконной оптики вместо металлических кабельных линий. Быстрое развитие этих средств началось после того, как были снижены потери сигнала при прохождении его через стеклянные волокна и достигнуты успехи в разработке новых полупроводниковых источников света и фото детекторов.
Центр электронной лаборатории ВМС (г. Сан-Диего), являясь ведущей организацией по разработке средств волоконной оптики для министерства обороны США, выполняет ряд программ по созданию новой технологии и основанных на ней систем связи. Здесь разрабатываются общие компоненты волоконно-оптических световодных линий (модуляторы света, фотодетекторы, устройства сопряжения), а также экспериментальные системы связи, предназначенные для демонстрации и опытной эксплуатации на кораблях и самолётах.
Одной из первых была разработана кабельная линия, соединившая две стойки ЭВМ и заменившая обычный электрический кабель с 45 экранированными парами проводов (рис. 1). Информация по электрическому кабелю передавалась параллельно, а по волоконно-оптической линии — последовательно, для чего импульсные сигналы, поступавшие с 36 пар проводов, преобразовывались и передавались с более высокой тактовой частотой (10 МГц). Линия испытывалась в составе корабельной системы обработки и распределения сообщении, поступавших по линиям связи. Испытания показали её высокую надёжность.
Рис. 1. Сравнительные размеры обычного коаксиального и эквивалентного ему световодного кабелей, используемых для передачи данных на кораблях США
На крейсере УРО «Литтл Рок» в течение двух лет работает экспериментальная волоконно-оптическая система засекреченной телефонной связи на шесть абонентских номеров (рис. 2). Все шесть телефонных аппаратов подключены к коммутатору, и при необходимости оператор может отключить любой из них нажатием кнопки. Если отключённый абонент попытается связаться с другими, он услышит сигнал «занято».
Рис. 2. Корабельный телефонной аппарат волоконно-оптической системы связи
Сигналы от вызывающего телефона поступают по световодному кабелю на коммутатор, где преобразовываются в электрические сигналы, обрабатываются, вновь преобразуются в световые сигналы и подаются в линию вызываемого абонента. Дуплексная связь обеспечивается двумя связками оптических волокон в кабельной линии. В системе используются волокна с потерями 500 дБ/км, покрытие пластмассой типа PVC. Световодный кабель не имеет бронированной оплётки.
На авианосцах «Китти Хок» и «Констеллейшн» в экспериментальных целях были установлены системы замкнутого телевидения со световодными кабелями. По сообщениям зарубежной печати, с их установкой должен был сократиться поток информации, передаваемой по сети микрофонной связи.
Специалисты ВМС США считают системы на волоконных световодах полноценной заменой существующих средств внутренней связи на кораблях и самолётах. По их мнению, положительными качествами таких систем являются:
- отсутствие взаимных помех между соседними волокнами и их связками благодаря полной оптической изоляции между ними;
- надёжная защита каналов от радиочастотного, магнитного и электрического полей вследствие диэлектрических свойств стекла;
- полная электрическая изоляция между приёмной и передающей станциями, что исключает общее заземление и устраняет связанные с ним проблемы (токи в заземлении, наводки шумов через шину заземления и т. д.);
- отсутствие опасности искрения или загорания в волоконных кабелях в случае их повреждения;
- надёжность в условиях воздействия ядерных взрывов (некоторые типы волокон не меняют своих свойств под воздействием радиоактивных излучений);
- возможность работы при высоких температурах окружающей среды (большая часть существующих оптических кабелей выдерживает температуры до 300°С);
- незначительная толщина оптических кабелей;
- широкая полоса пропускания (кабель с затуханием 50 дБ/км при длине 300 м имеет полосу до 200 МГц).
Системы связи и передачи данных на световодных кабелях разрабатываются и в ВМС Великобритании. В зарубежной печати сообщалось, что в 1975 году в береговых условиях успешно прошёл эксперимент по передаче цифровых данных и команд управления через световодный кабель фирмы STC, которым были связаны между собой корабельная система управления огнём, ЭВМ обработки данных, РЛС и артустановка. Планировалось аналогичные испытания провести на корабле «Тайгер», заменив три быстродействующие линии связи волоконными световодами.
По мнению специалистов ВМС Великобритании, световодные кабельные линии, вероятно, позволят решить многие проблемы внутрикорабельной связи, однако до полной замены ими обычных кабелей пройдёт много времени. В переходном периоде предполагается использовать обычные кабельные линии, но с временным уплотнением сигнала. В этом случае не надо будет прокладывать большого количества кабелей, которые нечувствительны к внешним помехам и имеют минимальный уровень собственных излучений.
В ВМС США для обеспечения связью аварийных партий внутри корабля была разработана экспериментальная система беспроводной связи, основанная на применении носимых радиостанции и щелевого коаксиального кабеля, который представляет собой длинную непрерывную антенну. По заявлению специалистов ВМС, достоинство системы заключается в возможности при поддержании связи в пределах всего корабля ограничить излучаемую мощность до уровня, соответствующего требованиям электромагнитной совместимости.
В системе используется специальный коаксиальный кабель с диэлектриком из пенопласта, излучающий и принимающий радиосигналы. Он имеет гофрированную проводящую внешнюю оболочку с вырезанными вдоль гофров эллиптическими отверстиями. Через них излучается часть передаваемой вдоль кабеля энергии и одновременно воспринимаются сигналы радиостанции абонентов, находящихся вблизи кабеля, и они же передаются дальше по кабелю на центральную станцию. Его эффективность не зависит от ориентации щелей и от расстояний между кабелем и поддерживающей поверхностью, например, переборкой.
Через кабель осуществляется полуподвижная или подвижная многоканальная связь дуплексом с помощью носимых радиостанций, работающих в дециметровом или метровом диапазонах волн. Щелевой кабель имеет на концах искусственную нагрузку, равную его волновому сопротивлению, чтобы снизить до минимума коэффициент стоячей волны и обеспечить согласование сопротивлений для передатчика и приёмника центральной станции. При полуподвижной связи приёмопередатчики центральной станции и абонента имеют гальваническое соединение со щелевым кабелем.
Центральная станция представляет собой ретранслятор, который соединяется со щелевым кабелем через блокирующий дроссель с помощью обычного коаксиального кабеля, что уменьшает потери в системе и позволяет снизить требования к мощности передатчика. От центральной станции в различных направлениях расходятся ветви щелевого кабеля (для разделения по высокой частоте используются обычные разветвители).
Щелевой коаксиальный кабель прокладывается через отсеки без особых затруднений, особенно при переоборудовании корабля. По кабелю, помимо телефонных переговоров, можно передавать другую информацию, например транслировать в центр обработки данных сигналы с удалённых датчиков, контролирующих давление в пожарных водопроводных магистралях или обнаруживающих очаги пожара. Пожарные, снабжённые шлемными радиостанциями, могут более организованно и точно действовать при тушении пожара.
На противолодочных кораблях определяли соответствие опытной системы связи требованиям электромагнитной совместимости и измеряли создаваемый ею уровень помех. Кроме того, подбирались рабочие частоты, определялись минимально возможная мощность передатчика и обеспечиваемая избирательность на частоте сигнала.
Испытывалась также система полуподвижной и подвижной связи через щелевой кабель, включавшая радиостанции метрового диапазона волн мощностью 0,1; 2 и 4 Вт.
В конце 1975 года командование ВМС США планировало начать опытную проверку экономической целесообразности и технических характеристик этой системы при связи между электронными устройствами корабля.
Многоканальная система передачи данных SDMS (Shipboard Data Multiplex System), разработанная фирмой «Рокуэлл интернэншл», уплотняет сигналы, поступающие от различных корабельных систем (РЛС, ГАС, пусковые ракетные установки), распределяет их по пяти кабелям (20 каналов), проложенным по всему кораблю, и передаёт в оконечные пункты в режиме частотной модуляции.
В зарубежной печати сообщалось, что изыскиваются способы расширить возможности системы SDMS, чтобы обеспечивать телефонную связь и передачу широкополосных сигналов. Аппаратура уплотнения речевых сигналов должна будет управлять всей телефонной связью корабля, а также трансляционной сетью оповещения. Широкополосные мультиплексные каналы предназначаются для передачи сигналов замкнутой телевизионной сети и устройств отображения данных РЛС и ГАС, а также для увеличения скорости передачи цифровых данных (в существующем варианте системы SDMS скорость составляет 1,2 Мбит/с).
Сигналы электронных устройств корабля подаются в систему SDMS через местные мультиплексоры, подключённые к зональному мультиплексору, связанному с кабелями магистрали. К четырём кабелям можно подключить до 16 зональных мультиплексоров.
Экспериментальная система SDMS обеспечивает прохождение аналоговых сигналов от тензометров и датчиков давления, от сельсинных систем, несущих информацию о курсе и скорости корабля, дальности до цели, а также дискретных сигналов, оповещающих о состоянии различных систем сигнализации и включающих устройств, цифровых данных в последовательном формате, передаваемых со скоростями 75-4800 бит/с, если используются телепринтеры, и в параллельном 32-разрядном формате, когда применяется аппаратура сопряжения с БИУС.
Фирма «Ферранти» разработала для ВМС Великобритании систему уплотнения SSS (Serial Signalling Scheme), сопрягаемую с автоматической системой отображения информации о боевой обстановке и управления огнём. Она передаёт цифровые данные по одному двухпроводному кабелю, связывающему между собой РЛС, ЭВМ и приборы управления огнем, а также будет использоваться в системах внутрикорабельной связи. Передача данных при параллельном способе потребовала бы применения 32-парного кабеля.
Передающее оборудование системы SSS (рис. 3) содержит твердотельные узлы, которые осуществляют сбор и преобразование данных в последовательный формат, дополняют их синхронизирующими и проверочными импульсными группами и выдают сигналы через устройства сопряжения в линию. В приёмном оборудовании данные автоматически проверяются, искажённые группы отбрасываются, а достоверная информация преобразуется обратно в параллельный формат и распределяется по каналам. По отдельному каналу может передаваться речь (методом импульсно-кодовой модуляции).
Рис. 3. Блок-схема системы SSS (А — передающая станции, Б — приёмная станция, В — последовательность передачи сигналов): 1 — источник данных; 2 — кодирующее устройство-преобразователь; 3 — мультиплексор: 4 — блок управления; 5 — генератор кода синхронизации; 6 — генератор кода проверки; 7 — блок сопряжения с линией; 8 — детектор кода синхронизации; 9 — детектор кода проверки; 10 — блок управления; 11 — демультиплексор; 12 — декодирующее устройство-преобразователь; 13 — приёмник данных; 14 — свободный промежуток времени; 15 — синхрокод; 16 — контрольный промежуток; 17 — передача данных; 18 — проверочный код; 19 — рабочий цикл; 20 — начало кадра; 21 — конец кадра; 22 — кадр передачи
Быстродействие в системе SSS достигает 3 Мбит/с, максимальная протяжённость кабельной линии 300 м. По мнению английских специалистов, это достаточно для большинства кораблей.
Система SSS, помимо обеспечения сопряжения ЭВМ с РЛС, ГАС и системами оружия, может использоваться в корабельных сетях распределения данных. Современные системы передачи информации о курсе, скорости хода и элементах качки корабля, а также о скорости и направлении ветра, радиолокационных и гидроакустических контактах имеют сложное оборудование и требуют прокладки большого количества кабелей.
Указанная информация передаётся с большой скоростью по линии со сдвигом по времени. Она в любой момент доступна для ЭВМ и цифровых индикаторов, при этом могут использоваться твердотельные аналого-цифровые преобразователи данных.
Ширина полосы телефонного канала занимает только 3% всей полосы пропускания кабельной линии системы SSS, что позволяет передавать речь одновременно с цифровыми данными или создавать специальные сети телефонной связи. Это может дать существенную экономию в кабелях, так как существующая в ВМС Великобритании система внутрикорабельной связи RICE (Rationilized Integrated Communication Equipment) включает сложную кабельную сеть, соединяющую всю электронную аппаратуру оперативного назначения с внешним оборудованием. Систему SSS предполагается также применить для обслуживания машинных отделений, откуда данные контроля за главными и вспомогательными механизмами (электрогенераторами, воздушными кондиционерами, насосами и т. д.) будут передаваться в центральный пост управления кораблём. Одним из преимуществ этой системы военно-морские специалисты Великобритании считают её повышенную электрическую и механическую прочность и надёжность.
Во время боя могут быть повреждены не только РЛС, ЭВМ и оружие, но и соединяющие их кабельные линии. На практике кабели повреждаются значительно раньше, чем оборудование, которое они соединяют. Система SSS снижает вероятность повреждения кабельных линий, и, кроме того, не нужно прокладывать запасные и дублирующие линии. Одновременно упростятся установка, испытания, обслуживание и ремонт оборудования, а также повысится надёжность всей системы.
Работы по совершенствованию средств внутрикорабельной связи, ведутся также в Швеции. Фирма «Сонаб» недавно начала выпускать оборудование системы беспроводной телефонной связи для обслуживания 2-900 абонентов. В системе используются индуктивная петля, прокладываемая по отсекам корабля, и абонентские аппараты карманного типа (11,5х5,7х1,9 см).