Polska łączność troposferyczna i wozy kablowe w Kielcach

Rozwiązania przygotowywane dla wojska oraz innych partnerów z sektora publicznego i przemysłu omawiają konsultanci ds. technicznych Andrzej Lewandowski i Mirosław Świstuniuk. 

Piotr Jaszczuk (PJ): Jak duże jest doświadczenie ZDZ Kraków w realizacji projektów dla sił zbrojnych?

Mirosław Świstuniuk (MŚ): Propozycje ZDZ dla branży wojskowej to bardzo szeroki asortyment wyrobów specjalnych, ale przede wszystkim wozy kablowe i dedykowane komponenty do systemów łączności. Wozy kablowe produkujemy od ponad 20 w czasie których dostarczyliśmy około 200 pojazdów – to spory bagaż doświadczeń. Oczywiście kompletacja jak i rozwiązania techniczne stosowane w WWK modyfikowane są właściwie przy każdym zamówieniu – tak by nadążać za technologią stosowaną w systemach łączności.

Na wozach kablowych poza szerokim asortymentem kabli znajdują się aktywne urządzenia sieciowe, mosty i konwertery które pozwalają łączyć archaiczne systemy, które ze względu na swą prostotę i niezawodność ciągle są stosowane z najnowszymi urządzeniami dostępnymi np. u operatorów telekomunikacyjnych.

PJ: Rozumiem, że mówimy tu o urządzeniu PAX-4.2m? Co sprawia, że rozwiązanie to jest wyjątkowe pod względem technicznym?

Andrzej Lewandowski (AL): Potwierdzam, dostarczane do sił zbrojnych wozy kablowe są wyposażone w innowacyjne rozwiązanie jakim jest PAX-4.2m

MŚ: Opracowaliśmy absolutnie rewolucyjne rozwiązanie techniczne. Zbudowaliśmy urządzenie, która pracuje w trybie ZEROcfg (Zero Konfig), co oznacza, że nie wymagana jest żadna praca operatora lub użytkownika. Cechą szczególną jest to, że po podłączeniu dowolnego medium transportowego stosowanego w RON, urządzenie go automatycznie rozpozna i zaprogramuje wewnętrzne tory transmisyjne (modemy) do współpracy z wykrytym standardem.

Do naszej „czarnej skrzynki" możemy podłączać interfejsy optyczne, elektryczne a urządzenie jest w stanie konwertować te sygnały tak aby systemy działające w różnych standardach komunikacji mogły się ze sobą sprawnie i swobodnie wymieniać informacje z zachowaniem separacji łączonych systemów – a wszystko odbywa się w trybie automatycznym. W wykonaniu dokompletowanym do WWK urządzenie posiada cztery interfejsy elektryczne oraz 4 interfejsy optyczne. PAX-4 który jest militarnym AcessPoint-em jest naszym autorskim urządzeniem, które powstało wspólnie z polską spółką eFAB. 

AL: Dodam tytułem uzupełnienia, że nasz PAX-4.2m łączy interfejsy optyczne działające w trybach Single Mode jak i Multi Mode. 

MŚ: Wyświetlacz naszego urządzenia nie jest potrzebny do jego konfiguracji - wykorzystywany jest w celu prezentacji stanu zasilania, stanu poszczególnych łączy, prezentuje wykryty stan zaprogramowanych modemów. Dodatkowo urządzenie w trybie InService (bez przerywania pracy tzw. w tle monitoruje) stan kabli łączących poszczególne komponenty w zakresie pomiaru tłumienności toru co pozwala „przewidzieć" awarię i podnieść alarm. 

PAX-4 w rzeczywistości to 3 niezależne urządzenia/tryby zamontowane w jednej obudowie. Pierwszy tryb pracy „SEP ABCD" to 4 niezależne konwertery optyczne-elektryczne oznaczone A-D z buforami pamięci wyrównującymi różnice prędkości interfejsów. Konwertery zbudowane jako niezależne komponenty separują ruch – bez „przecieków" pomiędzy obsługiwanymi systemami.

PJ: A kolejne?

Kolejny to „ALL 1-8" jest niezarządzanym ośmioportowym switchem umożliwiającym swobodny przepływ danych pomiędzy wszystkimi portami urządzenia. Trzeci tryb to tryb „hybrydowy" CUSTOM – łączy zalety dwóch powyższych gwarantuje dynamiczna separacje danych przygotowany do pracy z operatorem obsługującym standard 802.1Q (TRUNK QinQ). W trybie tym dodatkowo obsługujemy priorytety w warstwie MAC, obsługiwane są natłoki oraz sterowanie przepływem co jest bardzo istotne przy dużej różnicy szybkości łączonych interfejsów.

Przełączanie pomiędzy trybami odbywa się przy pomocy mechanicznego przełącznika wyposażonego w mechaniczny (fizyczny) klucz. Pozwala do dowódcy lub oficerowi bezpieczeństwa zablokować urządzenia np. w trybie separacji danych. 

AL: Pamiętajmy, że wojskowe aparatownie są od ponad 20 lat wyposażone w łącza optyczne pracujące w trybie Multi Mode, a od kilku lat również w Single Mode które do tej pory były nieobsługiwane. 

MŚ: Mechanizm działania jest następujący. W wojsku od momentu, gdy pojawiły się światłowody korzystamy z optycznych interfejsów multimodowych. Jakiś czas temu podjęto decyzję o perspektywicznym zakupie wersji singlemodowych, które charakteryzują się większym zasięgiem w stosunku do multimodowych. Do tej pory resort obrony narodowej i skarb państwa wydatkował znaczne środki na kable optyczne singlemode, ale na tym etapie nie można ich było nigdzie podłączyć z uwagi na brak urządzeń, które mogłyby z nich korzystać.

Nasze urządzenie to umożliwia. Parę konwerterów łączymy w trybie Single Mode co pozwala nam uzyskać 40 kilometrowe przęsło, z którego możliwe jest wyjście sygnału optycznego Multi Mode lub elektrycznego do aparatowni pracujących w oparciu o starszy park.

PJ: To rzeczywiście duża zaleta opracowanej przez Was urządzenia PAX - 4.2m. Jak wygląda kwestia jej wdrożenia w siłach zbrojnych?

MŚ: Urządzenia PAX są już dostarczane do wojska jako element wyposażenia wozów kablowych dostarczanych w 2022 roku. Z powodzeniem dwukrotnie były testowane i sprawdzane przez uprawnione instytucje resortu obrony narodowej. Badania potwierdziły funkcjonalność automatycznej rekonfiguracji i konfiguracji interfejsów. PAX-y już są dostarczane do sił zbrojnych i będą wykorzystywane m.in. dla potrzeb aparatowni RWŁ-C i wszystkich polowych środków mobilnych (wozy kablowe, aparatownie informatyczne).

PJ: A jak wyglądają postępy w projekcie związanym z łącznością dalekosiężną? Na jakim etapie jesteście z aparatownią troposferyczną?

MŚ: Projekt ten jest już na etapie wewnętrznych badań zakładowych. Uzyskujemy bardzo dobre wyniki dwukrotnie przewyższające nasze wewnętrzne założenia co do zasięgu łączności pozahoryzontalnej. Produkt jest rezultatem prawie 20 lat doświadczeń w łączności pozahoryzontalnej. W czasie tych 20 lat powstały 3 generacje kompletnych aparatowni.

AL: Tym, co wyróżnia nasze rozwiązanie, jest wykorzystanie oprogramowania służącego do predykcji realnych warunków łącza troposferycznego na terenie Polski jak również i całego świata. Jest to autorskie rozwiązanie ZDZ Kraków opracowane wraz z polskimi firmami eFAB i WAVECUBE. 

PJ: Na czym ono polega?

MŚ: Należy podkreślić, że każdy rodzaj łączności radiowej wymaga odpowiedniego projektowania, lecz w przypadku łączności dalekosiężnej – troposferycznej jest to szczególnie istotny proces. Niezbędne jest zapewnienie odpowiednich warunków propagacji sygnału – dobranie kąta rozproszenia w troposferze. Stworzone przez nas oprogramowanie jedno z nielicznych w skali świata wykorzystuje moduł uwzględniający specyfikę radiolinii troposferycznych, ukształtowania terenu i warunków atmosferycznych. 

AL: W naszym rozwiązaniu uwzględniamy oczywiście modele łączności troposferycznej opisywane w literaturze fachowej. Umożliwiamy operatorowi skuteczną predykcję rzeczywistych warunków propagacji i pracy urządzenia, które mają za zadanie wspierać pracę operatora aparatowni troposferycznej. Zastosowane przez nas oprogramowanie umożliwia bezpośrednie wskazanie punktów na mapie np. z wykorzystaniem ogólnie dostępnych narzędzi np. Google lub map wskazanych przez zamawiającego. Skuteczność predykcji została potwierdzona w praktyce.

MŚ: Budowanie takiej łączności bez wsparcia tego typu narzędzia informatycznego wymaga czasu – godziny obliczeń, analizy terenu itp. Niezwykle pomocna jest aplikacja, wystarczy dotrzeć we wskazane miejsce w terenie, ustawić pod wskazanym i właściwym kątem antenę i mamy łączność.

AL: Mamy za sobą już wielokrotne próby. Potwierdziły one, że czas projektowania tego typu łącza troposferycznego to zaledwie do ok. 10 – 15 minut, gdy korzystamy z oprogramowania. Po dotarciu aparatowni na wskazany punkt łączność realizowaliśmy w ciągu kilkunastu minut po dokonaniu wizowania anteny (azymut i elewacja). System działa w trybie automatycznym. Ważny jest fakt, że predykcji możemy dokonywać na długo przed wyjazdem. Możemy zaplanować dojazdy, punkty zapasowe, rekonesans ostateczny jest oczywistą sprawą. 

PJ: Jakie są doświadczenia ZDZ Kraków w budowie łączności troposferycznej?

MŚ: Doświadczenia w budowie łączy troposferycznych mamy od 20 lat. Pierwsze testy i modele matematyczne kształtowały się jeszcze w oparciu o sprzęt sowiecki. W okolicach 2010 roku powstał pierwszy funkcjonalny prototyp aparatowni zweryfikowany w badaniach na ćwiczeniach poligonowych (Borsuk), międzynarodowych Combat Endovour w Bośni i niezależnie na terenie Polski. Nasze najnowsze wykonanie uwzględnia te doświadczenia i np. czas gotowości systemu liczony jest w minutach a nie w godzinach. 

AL: Istotnym wynikiem współpracy naszych firm jest fakt, że jako jedyni na świecie wprowadziliśmy model dostrojenia aparatowni do zmiennych warunków rozproszenia przestrzennego. Trudno opisać w prostych słowach na czym to polega, ale warto zaznaczyć, że do tej pory przestrzeń rozproszenia traktowano jako coś niezmiennego godząc się na to, że w ciągu 24 godzin i różnych pór roku korzystano z tej samej zdefiniowanej przestrzeni rozproszenia. W naszym rozwiązaniu wykrywamy zmiany rozproszenia w przestrzeni i automatycznie dostosowywany jest system antenowy, co pozwala na uzyskanie bardzo wysokich przepływności.

MŚ: W przypadku łączności troposferycznej do tej pory tolerowano sytuację, w której występują przerwy w łączności – akceptowalna dostępność na poziomie około 95 procent. Nie sposób wówczas przewidzieć, kiedy wystąpi stan braku łączności troposferycznej i przerwa w pracy. Nasze rozwiązanie pozwala na uzyskanie niemal stuprocentowej dostępności i jest to unikatowa cecha tego systemu. Uzyskujemy to dzięki dynamicznej adaptacji łącza troposferycznego - parametry radiowe są adaptowane nie tylko w zakresie kodowania, ale także w trybie ciągłym adaptowany jest system antenowy. Analiza sygnału odbywa się bez udziału operatora.

AL: Wyniki naszych badań pokazują, że rozproszenie przestrzenne dotyczy elewacji i azymutu, tym samym występuje dywergencja energii radiowej w przestrzeni w czasie. Obecne modele matematyczno- fizyczne dość niedokładnie precyzują wykryte przez nas korelacje. Model został znacząco poprawiony i potwierdzony w praktyce.

Należy wspomnieć, że system mobilny łączności troposferycznej jest odporny na zakłócenia i wyłączenia co zapewnia niezależność kanału radiowego od operatora w przeciwieństwie do systemów satelitarnych i operatorów sieci GSM.  

PJ: Na jaki etapie jest dziś projekt aparatowni oraz prowadzone przez Was badania i testy?

AL.: Na obecnym etapie Agencja Uzbrojenia weryfikuje założenia taktyczno-techniczne dla aparatowni troposferycznych. Odbyły się już także uzgodnienia z podmiotami zainteresowanymi ubieganiem się o przyszłe wojskowe zamówienia. O realizację wojskowego zamówienia konkurują konsorcjum ZDZ Kraków (lider konsorcjum) z KenBit-em oraz konsorcjum firm Comtech (lider konsorcjum) z Siltec sp. z o.o. i Unitronex sp. z o.o. Oczekujemy na ostateczną wersję WZTT i SIWZ. Jako konsorcjum jesteśmy gotowi do przedstawienia oferty i wdrożenia aparatowni do produkcji. Należy wspomnieć, że firma ZDZ Kraków jako jedyna w Polsce zajmowała się projektem łączności troposferycznej od jej samego początku i jest to jej autorskie w całości polskie rozwiązanie.

Dziękuję za rozmowę.