Łączność dalekosiężna wsparciem rosnących potrzeb Sił Zbrojnych RP

Systemy łączności troposferycznej są często określane jako systemy łączności dalekosiężnej. Pozwalają one bowiem na transmisję danych i wymianę informacji w czasie quasi rzeczywistym na odległość nawet do 1000 km. Wykorzystuje się do tego zjawisko rozproszenia troposferycznego, w którym fale radiowe o odpowiednio dobranych częstotliwościach są losowo rozpraszane/uginane przechodząc przez warstwy troposfery do wysokości 10 km, (wysokość obszaru rozproszenia zależy od długości przęsła radiowego, gdzie np. dla 200 km wysokość waha się w granicach 250¸500 m n.p.m a dla przęsła 400 km jest to 2400¸3000m n.p.m.).

Poziom rozproszenia i ugięcia fal elektromagnetycznych zależy od gradientu refrakcji którego parametry z kolei zależą od wysokości i warunków atmosferycznych. Jak się okazuje, pomimo takich zależności, systemy troposferyczne zapewniają przepływność informacji w zupełności zabezpieczając potrzeby sił zbrojnych oraz innych służb potrzebujących łączności dalekosiężnej.

Sposoby zapewniania pozahoryzontowej łączności na duże odległości.

Przekazywanie informacji na duże odległości może się odbywać różnymi sposobami. Wszystkie one mają zarówno swoje zalety, jak i wady. Najprostszym wydaje się być wykorzystanie do przekazywania danych naziemnych oraz doziemnych miedzianych traktów przewodowych oraz światłowodowych. Rozwiązanie takie jest prawie idealne w przypadku systemów stacjonarnych, okazuje się jednak bardzo trudne do zastosowania w przypadku systemów mobilnych – a takie są najbardziej potrzebne w przypadku sił zbrojnych. Jest to widoczne również w Polsce, gdzie sieć światłowodowa (cywilna) jest gęsta i w miarę nowoczesna.

Najtrudniejsza jest doraźna, a zarazem szybka rozbudowa traktów miedzianych i światłowodowych o znacznej długości (konieczna np. w przypadku zagrożenia, klęski żywiołowej lub zniszczeń), która jest zawsze operacją bardzo kosztowną, czasochłonną, trudną i z powodów technicznych oraz prawnych - często praktycznie niemożliwą do zrealizowania. Nie pomogą w tym „interwencyjne” dzierżawienie łączy od operatorów telekomunikacyjnych lub prywatnych właścicieli, ponieważ umowy z nimi są zawsze pełne luk i kruczków prawnych oraz powstaje problem zachowania informacji niejawnej i jej kontroli. Jest to również rozwiązanie drogie – szczególnie gdy wydłuża się czas dzierżawy.

Dodatkowo systemom dalekosiężnym działającym na rzecz obronności i bezpieczeństwa państwa trzeba zapewnić odpowiednią żywotność, co w czasie konfliktu zbrojnego wymaga przede wszystkim dużej mobilności, związanej m.in. z szybkim rozwijaniem stanowiska jak i jego równie szybkim zwijaniem oraz przemieszczeniem się w inne miejsce. Taki warunek można spełnić jedynie tworząc bezprzewodową sieć radiową, przygotowaną do transmisji danych z zapewnieniem odpowiedniej skrytości i bezpieczeństwa.

W przypadku konieczności przekazywania informacji poza horyzont najstarszym, najprostszym i najtańszym rozwiązaniem wydaje się być krótkofalowa łączność radiowa KF (HF – High Frequency) – wykorzystująca generalnie pasmo od 3 do 30 MHz. Jej zasięg w odróżnieniu od radiostacji pracujących w paśmie UKF/VHF nie jest już ograniczony krzywizną Ziemi, ponieważ sygnał radiowy może się nawet kilkakrotnie odbijać od jonosfery. Ograniczeniem w tym przypadku jest duża zależność łączności od warunków, jakie panują w atmosferze jak również niewielka przepustowość, co oznacza, że system nie jest przystosowany do przekazywania dużej ilości danych w czasie quasi rzeczywistym.

Tymczasem potrzeby wojska jeżeli chodzi o przepustowość z roku na rok rosną. I o ile w początkowym etapie rozwoju nowoczesnych systemom łączności, siłom zbrojnym wystarczały radiolinie ze strumieniem grupowym o szybkości 2 Mb/s (takie wymagania stawiano radioliniom kupowanym od szwedzkiej firmy Ericsson) to teraz, gdy trzeba już przesyłać rozpoznany obraz sytuacji taktycznej, wartość ta jest do przyjęcia. Obecnie w przypadku radiolinii standardem są już przynajmniej strumienie (trakty bezprzewodowe) o szybkości transmisji (8¸32) Mb/s.

Pomocą w tym przypadku jeżeli chodzi o daleki zasięg może być oczywiście łączność satelitarna, ale ona również ma swoje ograniczenia wynikające przede wszystkim z kosztów jej budowy oraz wykorzystania. Szacuje się, że średni, miesięczny koszt wykupu pasma, określony na podstawie średniego kosztu wykupu pasma na satelitach typu Eutelsat, Astra, Jamał (w paśmie C), wynosi około 40 tysięcy złotych (przy przepustowości 1 Mb/s) i około 320 tysięcy złotych (przy przepustowości 8,848 Mb/s). W przypadku systemów troposferycznych pozahoryzontalnych korzystanie z pasma C przez siły zbrojne oraz inne służby nie wymaga opłat, a ponadto nie jest wymagane wznawianie postępowania przetargowego.

Dodatkowo użytkownik nie posiadający własnego satelity jest uzależniony od zagranicznego właściciela i jego operatora. Pozycja satelity jest doskonale znana i umożliwia przeciwnikowi skuteczne zakłócanie  lub nawet całkowite wyłączenie pasma satelitarnego. Analiza problemów związanych z zakłócaniem oraz identyfikacją zakłócającego prowadzona był m.in. przez specjalną grupę NATO NIAG SATCOM. Została ona zakończony w Brukseli w 2019 roku zaleceniami zabezpieczającymi użytkowników.

Radiolinie a aparatownie troposferyczne

Znając ograniczenia systemów łączności przewodowej w tym światłowodowej i horyzontowych linii radiowych oraz satelitarnych, coraz więcej specjalistów oraz użytkowników wskazuje na celowość uzupełnienia systemu komunikacji przez aparatownie łączności dalekosiężnej (NLOS- No Line of Sight lub BLOS - Bayond Line of Sight) wykorzystujące propagację fal radiowych w troposferze. Są one swoistą odmianą urządzeń łączności radioliniowej, które również mogą zapewniać łączność pozahoryzontalną.

W horyzontowych liniach radiowych wymagana jest bezpośrednia widoczność anten. W normalnych warunkach terenowych przy wykorzystaniu obecnie eksploatowanych masztów teleskopowych o wysokości do 24 m, osiągalny zasięg wynosi 25¸40 km (zależny od ukształtowania terenu). Zapewnienie dystansu np. 200 km wymagało by więc zastosowanie teoretycznie pięciu przęseł. Praktycznie, ze względów terenowych ta liczba się zwiększa do 7¸8 przęseł.

Każdy system horyzontowych linii radiowych wymaga planowania postawienia masztów i zaplanowania kierunków radioliniowych. Systemy cywilne, jak widzimy obecnie, zajęły dogodne wzniesienia i wszystkie możliwe budynki wysokościowe, jednak w mobilnych systemach wojskowych miejsc należy szukać w trybie roboczym, tam gdzie planuje się działania bojowe. Dlatego system, który ma przekazywać informacje poza horyzont musi składać się z dwóch końcowych stacji oraz szeregu stacji pośrednich (retransmisyjnych) tworzących trakt radioliniowy. Im bardziej skomplikowany jest teren tym więcej stacji retransmisyjnych  musi być rozstawionych, wymagających stałego utrzymania oraz ochrony i obrony.

 Ich liczba nie zależy zresztą jednak jedynie od ukształtowania i charakteru powierzchni ziemi, ale również od wykorzystywanej częstotliwości, mocy nadajników i kierunkowości anten. W przypadku łączności dalekosiężnej sytuacja jest o tyle prostsza, że wystarczą jedynie dwie stacje nadawczo-odbiorcze, które dodatkowo nie muszą się widzieć bezpośrednio, ale poprzez wybraną przestrzeń w troposferze (praca w trybie poza zasięgiem wzroku BLOS - Beyond Line of Sight).

Sygnały radiowe są bowiem przesyłane skupioną wiązką radiową tuż nad horyzontem dokładnie na kierunku, gdzie znajduje się druga aparatownia systemu. Aparatownia ta odbiera energię sygnału rozproszonego i ugiętego w troposferze. O ile więc radiolinie horyzontowe działają jako swego pewnego rodzaju trakt radiowy z wieloma stacjami przekaźnikowymi rozstawionymi co kilkadziesiąt kilometrów to w przypadku systemów dalekosiężnych takie aparatownie przekaźnikowe rozstawia się co kilkaset kilometrów.

Odcinki pomiędzy tymi aparatowniami potocznie nazywane „hopami” (może być ich kilka) tworzą swoisty, długi trakt radiowy.

Jak się okazuje zaletą systemów łączności dalekosiężnej (pozahoryzontowej) wykorzystujących zjawisko rozproszenia i ugięcia fal radiowych w troposferze, jest nie tylko kilkusetkilometrowy zasięg jednego „hopa”, ale również:

• możliwość działania w trudnym terenie i przy trudnych warunkach propagacyjnych;
• zapewnienie odpowiednich przepływności (obecnie na poziomie od 64 kb/s do 16 Mb/s);
• małe opóźnienie przesyłu informacji;
• duża dostępność wykorzystywanego pasma radiowego jeżeli chodzi o pasmo C wraz z wysoką efektywnością widmową stosowanej modulacji;
• duża odporność na zakłócenia;
• duża niezawodność dzięki szerokiemu asortymentowi dostępnych interfejsów;
• duża żywotność dzięki wysokiej mobilności (krótki czas zajmowania i opuszczania stanowiska;
• stosunkowo niski koszt budowy systemu w porównaniu do łączności przewodowej, satelitarnej i radioliniowej opartej o radiolinie horyzontowe.

Wbrew pozorom systemy dalekosiężne są również bardzo trudne do rozpoznania. W eksploatowanych systemach dalekosiężnych stosowane anteny, w celu zapewnienia dużych przepływności, osiągają dla systemów mobilnych rozmiary 2.4¸4 m a ich charakterystyki kierunkowe są nie większe niż 1.2 ¸1.8 stopnia co czyni je przy pracy nisko nad powierzchnią ziemi praktycznie nie do wykrycia.

Namierzenie aparatowni dalekosiężnej np. przez drony rozpoznawcze może nastąpić tylko wtedy, jeżeli podczas lotu bezzałogowiec „przetnie” wiązkę. Przykładowo by zakłócić polską radiolinię horyzontalną R-450A, która posiada wiązkę około 15 razy szerszą niż pozahoryzontowa radiolinia, należy stanąć na kierunku transmisji, co nie stanowi specjalnej trudności ze względu na demaskujący ją wysoki maszt.

Mobilność systemu

Pierwsza prototypowa  radiolinia troposferyczna budowana w Polsce typu R-450 BT konstrukcyjnie opierała się na wojskowych wymaganiach opracowanych na bazie amerykańskich doświadczeń i rozwiązań. Amerykanie proponowali bowiem przede wszystkim systemy łączności dalekosiężnej, które mieszczą się na przyczepie (antena wraz z systemem nadawczo-odbiorczym). Ta przyczepa z kolei jest dołączana do samochodu, w którym znajdują się urządzenia zapewniające wymianę danych i informacji, tworzących swoisty teleinformatyczny węzeł (punkt) dostępowy. Amerykanie zakładają również umieszczenie agregatu w oddzielnej przyczepie.

Uwzględniając wymagania i doświadczenia amerykańskie, została skonstruowana pierwsza polska aparatownia transmisyjna troposferyczno horyzontowa MAT – 10TH, w której wymagania były również zaczerpnięte z przenośno przewoźnych systemów satelitarnych PPTS-1.8 produkcji  WZŁ nr 1 Zegrze.

Opracowana w ten sposób polska aparatownia wykazała jednak wady tego rodzaju rozwiązania związane z mobilnością systemu. Okazało się bowiem, że żołnierze mają w czasie działań duże problemy z rozkładaniem systemu, skręcaniem falowodów, a przede wszystkim z łączeniem elementów systemu antenowego. Wykonywanie tych czynności w warunkach bojowych, przy ograniczonej widoczności oraz w trudnych warunkach atmosferycznych (np. silnym mrozie) sprawia dużo trudności, jest uciążliwe i może doprowadzić do powstawania niespodziewanych uszkodzeń, czego przykładem była eksploatacja mobilnych systemów satelitarnych. Problem nie wynikał z błędów konstrukcyjnych lecz z  założenia, że system wytrzyma wielokrotne rozkładanie i składanie w krótkim czasie i w niesprzyjających warunkach.

Rozwój systemu dalekosiężnego nie został jednak porzucony, wyciągnięto wnioski i przebudowano cały system.

Tłumienie i odporność na zakłócenia

Powszechnie uważa się, że wadą systemów troposferycznych są straty sygnału, jakie powstają podczas odbicia i rozproszenia w troposferze, potęgowane przez różnego rodzaju warunki pogodowe oraz klimatyczne. Straty te powodują, że szybkość przesyłania danych w tym przypadku jest mniejsza niż w systemach radioliniowych działających w trybie bezpośredniej widoczności. Ta wydajność traktów łącza pozahoryzontowego zmniejsza się wraz ze wzrostem zasięgu ze względu na skumulowane skutków rozproszenia i malejącej mocy sygnału trafiającego do odbiornika.

W celu redukcji tych niepożądanych zjawisk wprowadzono szereg rozwiązań zmniejszających negatywny wpływ medium na poziom sygnału, w tym różnego rodzaju techniki odbioru sygnału. Dzięki takim rozwiązaniom w przypadku najnowszego, amerykańskiego sprzętu troposferycznego udało się zapewnić szybkość transmisji na poziomie (4 ¸ 22) Mb/s. W przypadku polskich radiolinii rodziny R-450 w trybie LOS (wersja R-450 A/A1) odnotowano przepustowość nawet na poziomie 34 Mb/s, natomiast przy pracy w trybie BLOS (wersja R-450 BT) przepustowość sięgała maksymalnie 8,448 Mb/s, co wynikało z założeń projektowych.

Wcześniej wskazywano, że najlepszymi częstotliwościami jest pasmo około 2GHz, ponieważ to właśnie tej długości fale dobrze współdziałają z często bardzo wilgotnymi obszarami powietrza. Ostatnie badania prowadzone, przede wszystkim przez Amerykanów wykazują jednak, że dla aparatowni troposferycznych najlepsze pasmo to zakres (4,4¸ 5) GHz pasma C – i to z dwóch najważniejszych powodów. Po pierwsze sygnał radiowy dla tych częstotliwości jest w troposferze stosunkowo mało tłumiony. Mówi się nawet o „swoistym” oknie propagacyjnym, w którym warunki pogodowe i zanieczyszczenia w powietrzu mają najmniejszy wpływ na transmisję.

M.in. to właśnie dlatego pasmo C jest wykorzystywane w systemach satelitarnych (w paśmie Ku wpływ pogody na sygnał jest o wiele większy). Po drugie właśnie pasmo C ze względu na właściwości propagacyjne zostało praktycznie przekazane do zastosowań specjalnych a nie komercyjnych. Niesie to za sobą kilka pozytywnych konsekwencji. Po pierwsze w zastosowaniach specjalnych nie obowiązują ograniczenia EIRP mocy nadawczej jakie wprowadzono dla pasm komercyjnych (2,400-2,4835 GHz, 5150-5,350 GHz, 5,470-5,725 GHz). W paśmie C (oznaczenie NATO - BAND IV) takie limity nie obowiązują.

Ważna jest również łatwość w budowaniu systemów antenowych, które w przypadku urządzeń łączności dalekosiężnej muszą być dużych rozmiarów z powodu odbioru niewielkich mocy odbitych/rozproszonych fal radiowych. Tymczasem wiadomo, że im wyższa jest częstotliwość sygnału (krótsza długość fal) tym antena potrzebna do zagwarantowania założonego z góry zysku antenowego może być mniejsza. Automatycznie anteny na pasmo około 5 GHz są więc mniejsze niż anteny na pasmo około 2 GHz. I to właśnie m.in. z tego względu pasmo C ma być również wykorzystywane przez przyszłe, polskie systemy łączności dalekosiężnej

Z samego faktu przekazywania danych na odległość kilkuset kilometrów wynika kilka bardzo ważnych zalet systemów dalekosiężnych. Eliminując elementy pośrednie (np. stacje retransmisyjne w przypadku łącza radioliniowego) zmniejsza się przede wszystkim koszty budowy takiego systemu transmisji danych oraz ich rozpoznania, co przekłada się na dużą odporność na zakłócenia lub zniszczenie. Ocenia się, że dwie aparatownie troposferyczne zapewniające jeden, dwustukilometrowy „hop” będą kosztowały ponad dwukrotnie taniej niż sam sprzęt radioliniowy, jaki trzeba byłoby wykorzystać do realizacji tego zadania.

Oszczędność ta jest jednak o wiele bardziej widoczna, gdy się weźmie pod uwagę koszty eksploatacji. W jednym przypadku potrzebne jest bowiem utrzymanie w działaniu dwóch aparatowni, a w drugim: dwóch radiolinii krańcowych oraz co najmniej czterech radiolinii retransmisyjnych. Większa jest również niezawodność systemów troposferycznych, która ma tylko dwa elementy konieczne do utrzymywania w sprawności. W przypadku systemów radioliniowych łączność zostanie przerwana, gdy przestanie działać choć jedna stacja retransmisyjna (pośrednia).

 Opóźnienie sygnału

Aparatownie troposferyczne wprowadzają również mniejsze opóźnienie w strumieniach cyfrowych. Szacuje się bowiem, że każde łącze w systemie łączności radioliniowej daje opóźnienie około 3¸4 µs. Przy kilku stacjach retransmisyjnych ten czas pomiędzy momentem nadania pakietu danych a jego odbiorem się automatycznie zwiększa – i to kilkakrotnie (stanowiąc w przybliżeniu wielokrotność 4 µs).

O ile więc w przypadku łączności dalekosiężnej opóźnienie jednego „hopu” nie przekracza około 6 µs  dla 250 km to przy zabezpieczeniu łączności radioliniami horyzontowymi na tym samym dystansie, opóźnienie takie to już około 25-30 µs (w idealnych warunkach). Jeszcze gorzej jest zresztą w przypadku routerów Wi-Fi, gdzie opóźnienie jest liczone w milisekundach (rzędu 100¸300 ms). Jest to nieodczuwalne w przypadku przeglądania stron internetowych, ale niedopuszczalne w przypadku systemów np. obrony przeciwlotniczej.

Oczywiście nowoczesne systemy łączności są w stanie wykrywać i aproksymować te przesunięcia czasowe, a później uwzględniać je w obliczeniach odpowiednio je neutralizując w obrazie sytuacji. Jednak samo opóźnienie pozostaje, co jest niedopuszczalne w systemach wymagających natychmiastowej reakcji, np. wskazywania danych ogniowych dla baterii przeciwlotniczych, podczas naprowadzania rakiety na bardzo szybkie i manewrujące obiekty.

Problem ten nie istnieje w przypadku łączy komutowanych (łączonych „przewód w przewód”), w których takie opóźnienie się nie kumuluje. To dlatego wewnątrz struktury samej baterii połączenia pomiędzy jej poszczególnymi elementami najlepiej jest zabezpieczać za pomocą linii przewodowych. Unika się wtedy połączeń przez routery ethernetowe.

To dlatego Raytheon proponując Polsce baterie Patriot zakładał, że ich dowiązanie do wyższych systemów dowodzenia odbędzie się poprzez systemy łączności dalekosiężnej, a nie satelitarnej - choć pozornie jest to łatwiejsze. Uznali w ten sposób, że jest to system zapewniający największą niezawodność i w największym stopniu gwarantujący działanie.

Dlaczego system łączności dalekosiężnej jest tak ważny z punktu widzenia bezpieczeństwa państwa? Baterie Patriot

Jak widać system łączności zbudowany w oparciu o aparatownie BLOS stanowi bardzo ważne uzupełnienie dla łączności satelitarnej. W sposób niezawodny i skryty pozwala on bowiem na łączenie odległych stanowisk dowodzenia bez względu na to co znajduje się w obszarze pomiędzy poszczególnymi stacjami nadawczo-odbiorczymi. W przypadku systemu horyzontowego, radiolinie retransmisyjne (pośrednie) muszą być ustawiane tylko na opanowanym przez siebie lub zaludnionym terenie.

Aparatownie BLOS dają możliwość utworzenia traktu przesyłania danych również na obszarach, gdzie koszt stworzenia radioliniowego systemu łączności byłby zbyt wygórowane. Rosjanie dostrzegli tą zależność i ją wykorzystali np., na niezaludnionych obszarach Syberii (stosują stosunkowo duże stacjonarne anteny łączności w ramach systemu „Siewier”). Amerykanie postąpili w ten sam sposób no. na Alasce i za północnym kołem podbiegunowym.

W obu tych państwach poza systemami stacjonarnymi powszechnie stosowane są również zestawy mobilne (w przypadku Rosji) i przewoźne (w przypadku Stanów Zjednoczonych). W Rosji są to najczęściej aparatownie zamontowane na podwoziu kołowym, na którym jest również rozwijany system antenowy. W przypadku Amerykanów stosuje się rozwiązania, w których antena znajduje się na oddzielnej przyczepie i jest najczęściej składana przed uruchomieniem zestawu. Przykładem takiego zestawu może być aparatownia AN/TRC-170 (V1 do V5) od kilkudziesięciu lat powszechnie wykorzystywanym przez amerykańskie siły zbrojne – w tym również w czasie działań wojennych. Podczas operacji „Desert Storm” systemem tym zabezpieczono ponad sześćdziesiąt połączeń troposferycznych dla potrzeb systemu dowodzenia i kontroli w obszarze działań. Aparatownie te są cały czas modernizowane i pomimo wieku mają obecnie przepustowość nawet na poziomie 16 Mb/s.

Amerykańska armia dostrzegając wszystkie zalety aparatowni troposferycznych zaczęła się przygotowywać do ich szerszego wykorzystywania. To m.in. właśnie dlatego w 2013 roku wojsko poprosiło przemysł o informację na temat radiowych i mikrofalowych technologii przydatnych do realizacji dalekosiężnych systemów łączności. Wśród firm zaangażowanych w USA w pracach nad tego rodzaju systemami łączności wymienia się m.in. koncerny: General Dynamics, Raytheon, Lockheed Martin, Comtech, MRC (Microwave Radio Communications) i ITT Exelis.

W 2013 r. nie zainteresowano się jednak jedynie dużymi aparatowniami, ale również systemami przenośnymi, małymi i lekkimi, które dodatkowo byłyby niezawodne w różnych warunkach środowiskowych, działałyby w trudnych warunkach terenowych i pogodowych, zabezpieczając przekazywanie głosu, danych oraz usług multimedialnych w zasięgu co najmniej 40 km (25 mil).

Amerykanie wskazują również, że aparatownie troposferyczne nadają się idealnie do zapewnienia stałej i niezawodnej łączności pomiędzy bateriami przeciwlotniczymi Patriot a wyższymi stanowiskami dowodzenia. „Dają one możliwość komunikowania się między wszystkimi bateriami”.

Nie tylko zresztą Amerykanie uznali, że systemy troposferyczne pozwalają zabezpieczyć łączności z bateriami przeciwlotniczymi. Podobnie uważają również Rosjanie i Chińczycy. W przypadku chińskiej armii aparatownie troposferyczne CETC TS-504 są np. wykorzystywane do współpracy z bateriami przeciwlotniczymi dalekiego zasięgu HQ-9 i S-300PMU2.

Co ciekawe Chińczycy zaoferowali swoje rozwiązanie również na eksport, o czym świadczą umieszczone w Internecie zdjęcia pojazdu z charakterystycznymi, dwiema antenami zrobione na Bliskim Wschodzie podczas wojny z Państwem Islamskim.

W przypadku Rosji przypuszcza się, że wprowadzoną do wojsk aparatownią troposferyczną o największej przepustowości (2,048Mb/s) jest R-423-1KF, pracująca w IV pasmie NATO. Jednak jej optymalny zasięg określa się na 150 km, podczas gdy np. wprowadzona w 1984 roku stacja R-444-7,5 zabezpieczała „hopy” o długości 350 km (jednak przy przepływności na poziomie 2x480 kb/s).

Ale tego rodzaju systemy są również wprowadzane przez o wiele mniejsze państwa. W 2019 roku w czasie wystawy MILEX-2019 swoją aparatownię troposferyczną R-432 „Gorizont” (opracowaną wspólnie z Chińczykami) zaprezentowało np. białoruskie przedsiębiorstwo OAO „Agat”. System ten nie jest jednak jeszcze w oficjalnej ofercie firmy i nie są znane jego dokładne parametry taktyczno-techniczne.

Polska łączność troposferyczna

Pierwszym rozwiniętym w Polsce systemem łączności troposferycznej był BARS (Bojewaja Armiejskaja Radiorelejnana Sistema) produkcji radzieckiej. Na terenie państw byłego Układu Warszawskiego zorganizowano w sumie 26 węzłów rozstawianych na maksymalnej odległości 200 km). – z tego sześć na terenie Polski. Ich najważniejszym elementem była radiolinia troposferyczna R-417 Bagiet-S, która pracowała w paśmie 4,435–4,555 GHz i 4,630–4,750 GHz  z mocą nadajnika 1,5 -2,5 kW.

System ten bardzo szybko utracił swoje zdolności bojowe, przede wszystkim ze względu na wykorzystanie podzespołów elektronicznych starej generacji, jak również słabą przepustowość (na poziomie 480 kb/s). Maksymalny zasięg między aparatowniami wynosił około 200 km.

Pierwsze radiolinie troposferyczne w polskich siłach zbrojnych wprowadzono w 1985 roku w Sieradzu (gdzie działały na potrzeby Wojsk Lądowych i Marynarki Wojennej) i w Śremie (gdzie działały głównie na potrzeby sił powietrznych). Były to aparatownie R-412 zamontowane w dwóch nadwoziach samochodów ciężarowych KAMAZ i URAL 357.

Próby operacyjnego wykorzystania przez Wojsko Polskie systemu BARS w czasie lat 90-tych były nieudane, co szczególnie było widoczne w czasie działań ekspedycyjnych. To właśnie wtedy zabrano polskie radiolinie R-412 do Iraku, gdzie  po zamontowaniu cyfrowych central telefonicznych DGT 3450 zapewniały łączność do końca misji dla wojsk biorących udział w operacjach na tym obszarze.

Pierwszą polską aparatownią troposferyczną była radiolinia R-450BT spółki Transbit i firmy ZDZ Kraków pracująca w paśmie C, która miała anteny COS 2.8 RM skonstruowane na bazie stopów aluminium, przewożone w skrzyniach na specjalnej przyczepie i rozkładane na rozstawianych na ziemi trójnogach. Cechą charakterystyczną tej aparatowni była jej wszechstronność. Jeden zestaw R-450 BT można było bowiem wykorzystać w systemie łączności radioliniowo-przewodowej,  pozahoryzontowej a nawet satelitarnej.

Badania radiolinii R-450 BT przeprowadzone w czasie ćwiczeniach „Borsuk” w dniach 20 do 26 czerwca 2010 roku wykazały, ze urządzenie to nadaje się do tworzenia traktów pozahoryzontowych w trudnych warunkach terenowych. Aparatownie rozwinięto bowiem w odległości 120,5 km w lokalizacjach Trzemeska Góra oraz Przejęsław - Sahara i zostały one dołączone do systemu dowodzenia przy pomocy węzła łączności RWŁC-10/T v.2005.

Co ciekawe zgodnie z wnioskami z badań: „najwyższy poziom sygnału odbieranego i najlepsze warunki transmisyjne uzyskano podczas burz z silnymi wyładowaniami i silnym deszczem na trasie oraz w nocy, natomiast najgorsze podczas pogody słonecznej, suchej i bezchmurnym niebie”. Wynikało to prawdopodobnie m.in. z korzystnego w tym przypadku zwiększenia rozpraszania troposferycznego od silnych niejednorodności i wilgoci atmosfery w czasie burz.

Badania systemu przeprowadzono  również na oficjalnych ćwiczeniach wojsk NATO Combined Endeavor 2009 (CE09) zorganizowanych w Bośni we wrześniu 2009. Realizowano wtedy transmisję o przepustowości 8 Mb/s pomiędzy polskimi i czeskimi wojskami, zapewniając jednocześnie łącza zapasowe dla wojsk nie będących w NATO: mołdawskich i ukraińskich.

Pomimo tak dobrych wyników prace nad radioliniami troposferycznymi w Transbicie i później w ZDZ Kraków nie zakończyły się ich wdrożeniem do wojska. Nie oznacza to jednak, że polskie siły zbrojne negują potrzebę posiadania urządzeń łączności dalekosiężnej. Przeczy temu postępowanie przetargowe, które Inspektorat Uzbrojenia ogłosił w kwietniu 2016 roku na dostawę 29 zestawów aparatowni łączności troposferycznej, mających posłużyć do zapewnienia niezawodnej, pozahoryzontowej łączności o dużych przepływnościach dla jednostek wojskowych.

Wymagania te, zawarte we „Wstępnych założeniach taktyczno-technicznych dla Aparatowni Łączności Troposferycznej MIMOZA”, miały zostać ujawnione jedynie podmiotom zaproszonym do składania ofert. Wiadomo jednak, że nowa aparatownia łączności troposferycznej, powinna działać w paśmie C w podzakresie częstotliwości nie węższym niż 4.4¸5.0 GHz (m.in. z powodu kompatybilności z obecnie używanymi systemami łączności) i ma zapewniać łączność:

• na odległość co najmniej 200 km z zachowaniem dostępności usług na poziomie 99% w ciągu 24 godzin dla transmisji sygnału z przepływem danych co najmniej 20 Mb/s;
• na odległość co najmniej 250 km z transferem 8 Mb/s.

Założono też, że system ma być zabudowany na podwozia samochodu Jelcz 442 i wykonany w sposób zapewniający autonomiczny transport z wykorzystaniem etatowej załogi.

Pomimo, że sprawa dotyczy systemu, który z łatwością może być wykonany siłami polskiego przemysłu i dodatkowo, który jest ważny z punktu widzenia autonomii w działaniu najważniejszych elementów Sił Zbrojnych RP, to jednak zadecydowano, że przetarg będzie realizowany zgodnie z zasadami ustawy Prawo Zamówień Publicznych. O kontrakt mogą się wiec ubiegać również firmy mające siedzibę na terenie Unii Europejskiej, Europejskiego Obszaru Gospodarczego lub w państwie, z którym UE i Polska zawarła umowę międzynarodową dotyczącą zamówień w dziedzinie obronności i bezpieczeństwa.

Ostatecznie do udziału w postępowaniu zgłosiły się trzy podmioty: konsorcjum
WZŁ Nr.1 z koncernem Raytheon, konsorcjum polskich firm  ZDZ Kraków, WB Electronics, Kenbit Koening i Wspólnicy Sp.j , konsorcjum Comtech - Unitronex . Zaczęte już postępowanie jednak do dzisiaj nie zostało zakończone.

Nieprawdziwe jest przy tym przeświadczenie, że radiolinie dalekosiężne mogą być w Polsce przeznaczone jedynie dla bardzo wysokiego szczebla dowodzenia (np. poziomu brygady i dywizji). Odpowiednie zmniejszenie mocy sygnału pozwala bowiem na ich wykorzystanie również na dystansie nawet 20 km. Dodatkowo po prawidłowym skonfigurowaniu urządzeń, systemy dalekosiężne można wykorzystać również do łączności z bezzałogowymi statkami powietrznymi.

System łączności dalekosiężnej w komunikacji z dronami i okrętami

Wykorzystanie systemu łączności dalekosiężnej do komunikacji z dronami rozwiązuje problem średnich i dużych bezzałogowych statków latających działających na odległościach kilkuset kilometrów. Amerykanie wykorzystują do tego łączność satelitarną, jednak jest to rozwiązanie kosztowne i wymagające stosunkowo dużej infrastruktury.

To właśnie m.in. dlatego Izraelczycy zabezpieczają komunikację z dronami urządzeniami łączności troposferycznej. Dużą trudnością w tym przypadku jest fakt, że drony nie mogą posiadać nadajników dużej mocy. Jednak radiolinie troposferyczne mają z założenia bardzo dużą antenę o dużym zysku pozwalającą na wykrywanie nawet bardzo słabych sygnałów. Pozwala to odbierać dane bezpośrednio z dronów latających na dystansie 150 – 200 km z gwarancją odpowiedniej przepustowości.

Prace nad tego rodzaju rozwiązaniem są również realizowane w Polsce. Przy czym kontynuacja prac badawczo-rozwojowych nad łącznością dalekosiężną została skierowana w stronę rynku cywilnego. Projekt przygotowany przez firmę  ZDZ Kraków wygrał konkurs zorganizowany przez Europejską Agencję Obrony otrzymując tam wsparcie finansowe na złożenie w NCBiR wniosku o dofinansowanie. Po rozstrzygniętym wieloetapowym konkursie środki finansowe na takie zadanie przekazało również Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

Projekt pt. „Wykorzystanie łączności troposferycznej do zwiększania zasięgu bezzałogowych statków powietrznych – BSP” ma na celu „prowadzenie badań przemysłowych i prac rozwojowych  celem zwiększenia zasięgu łączności bezzałogowych statków powietrznych (BSP)”. Wstępnie założono, że zasięg ten ma zostać zwiększony do 150 km, ale już wiadomo, że będzie on na pewno o wiele większy.

Co ciekawe w Polsce projekt ten jest realizowany nie dla sił zbrojnych, ale dla potrzeb cywilnych – Straży Pożarnej, Leśnictwa, Straży Granicznej itp. Jednak największe korzyści z tak zwiększonego zasięgu łączności miałyby niewątpliwie siły zbrojne. Firma ZDZ Kraków, jak już wcześniej  wspomniano, nie zaniechała badań, a wręcz przeciwnie - rozwinęła system dość spektakularnie w zakresie mobilności i ergonomiczności obsługi, dostosowując system do użytku cywilnego z nowym modemem produkcji krajowej spółki Transbit pod nazwą MTR-700A. Jak zapowiada przedstawiciel firmy ZDZ Kraków prace wdrożeniowe intensywnie trwają. Obecnie trwa integracja systemów aktywnego pozycjonowania względem BSP. Wzbogacamy oprogramowanie zarządzające systemem dalekosiężnym "Dragon" o nowe funkcjonalności, ostateczne testy będą przeprowadzone w Bydgoskich Zakładach Lotniczych WZL Nr 2.

Takie systemy jak nadbrzeżne dywizjony rakietowe oraz baterie rakietowe HIMARS wymagają bowiem wskazywania celów znajdujących się na odległości ponad 200 km. Szczególnie użyteczne do tego wydają się być właśnie drony, o ile zapewni się z nimi bezpośrednią łączność.

Polska nie ma jednak możliwości korzystania z systemów satelitarnych jak Stany Zjednoczone. Rozwiązaniem w tym wypadku wydają się być urządzenia łączności dalekosiężnej współpracujące z zamontowanymi na dronach niewielkimi antenami śledzącymi, która „trzymałaby się” wiązki radiolinii. Podobne anteny można by zresztą również zastosować na jednostkach pływających, ponieważ jak się okazuje powierzchnia wody sprzyja urządzeniom łączności dalekosiężnej zwiększając o ponad 20% standardowy zasięg „brzeg-okręt”. W ten właśnie sposób Amerykanie zapewniają zresztą łączność ze swoimi platformami wiertniczymi.

Jak na razie nie wiadomo jednak, czy takim rozwiązaniem zainteresuje się polskie wojsko.