автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Моделирование и обеспечение надежности радиоканала в системах безопасности

На правах рукописи

ЭСАУЛЕНКО АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАДИОКАНАЛА В СИСТЕМАХ БЕЗОПАСНОСТИ

Специальность: 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства

телевидения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 9 ЫйИ 2015

005559380

Воронеж - 2015

005559380

Работа выполнена в Воронежском институте МВД России

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Бабкин Александр Николаевич

Официальные оппоненты:

Макаров Олег Юрьевич, доктор технических наук, профессор, Воронежский государственный технический университет, профессор кафедры конструирования и производства радиоаппаратуры

Андреев Роман Николаевич, кандидат технических наук, доцент, Воронежский институт ФСИН России, начальник кафедры основ радиотехники и электроники

Ведущая организация: ОАО «Концерн «Созвездие» (г. Воронеж)

Защита состоится « 7 » апреля 2015 года в 13 часов, в ауд. № 215 / 1 корп. на заседании диссертационного совета Д 203.004.01 в Воронежском институте МВД России по адресу: 394065, г. Воронеж, пр-т Патриотов, 53.

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке Воронежского института МВД России и на сайте http://vimvd.ru/science/research/ad thesis/

Автореферат разослан « 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета:

Глушков Алексей Николаевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время для охраны объектов применяются системы безопасности, использующие, как правило, проводные линии связи.

Радиоканал используется во внутриобъектовых системах сигнализации и радиоканальных системах передачи извещений (РСПИ).

Однако радиоканал не находит щирокого применения в системах безопасности в силу ряда причин, основной из которых является меньшая по сравнению с проводными линиями связи надежность радиоканала, необходимость решения вопросов, связанных с обеспечением его помехозащищенности в сложной электромагнитной обстановке, особенно в городских условиях.

Вместе с тем целесообразность использования радиоканала в системах безопасности объясняется простотой организации, меньшими затратами на построение и эксплуатацию, возможностью применения при отсутствии проводных линий связи и в чрезвычайных ситуациях, возможностью оперативного изменения структуры и параметров систем при наращивании объектов охраны, изменении помеховой обстановки и др.

В связи с активным внедрением радиотехнических средств (РТС), загруженностью радиочастотного спектра, сложной электромагнитной обстановкой (ЭМО) обеспечение надежности и помехозащищенности радиоканала является приоритетной задачей при построении новых и совершенствовании существующих систем безопасности.

Анализ результатов исследований специалистов в данной области позволяет констатировать, что проблема обеспечения надежности и помехозащищенности радиоканала в системах безопасности является актуальной для теории и практики и требует дальнейшего развития. Вместе с тем, следует отметить, что значительное количество публикаций в этой области посвящено лишь общим вопросам обеспечения помехоустойчивости радиоканала в системах подвижной радиосвязи.

Различные методические аспекты обеспечения помехоустойчивости и надежности радиоканала в сетях связи отражены в большом числе работ известных специалистов в этой области (A.A. Харкевич, Б.Р. Левин, Л.М. Финк, И.Я. Кремер, А.Г. Зюко, Л.С. Гуткин, В.И. Борисов, П.Н. Сердюков и ДР-)-

Однако вопросы построения радиоканальных систем безопасности с улучшенными эксплуатационными характеристиками, обеспечение их надежного и качественного функционирования в условиях загруженности радиочастотного спектра, меняющейся электромагнитной обстановки требуют дальнейшего исследования радиоканала и обуславливают актуальность решения научной задачи моделирования радиоканала и обеспечение его надежности и помехозащищенности в реальных условиях эксплуатации.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является разработка модели радиоканала в системах безопасности, обеспечивающей его надежность и помехозащищенность в реальных условиях эксплуатации.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

1. Формирование требований по надежности радиоканала в системах безопасности, отличающихся повышением значений параметров.

2. Разработка способа контроля радиоканала в реальных условиях эксплуатации, позволяющего в сложной электромагнитной обстановке обеспечить требуемую помехозащищенность и достоверность передачи сообщений.

3. Разработка модели радиоканала системы безопасности, отвечающая заданным требованиям по обеспечению надежности и отличающаяся способностью определять направление связи с лучшими эксплуатационными характеристиками.

4. Разработка способа обеспечения электромагнитной совместимости радиоканала как элемента системы безопасности с радиотехническими средствами и системами радиосвязи при частотно-территориальном планировании.

Работа выполнена в соответствии с научным направлением Воронежского института МВД России, связанным с разработкой систем безопасности с использованием радиоканала, отличающихся высокой надежностью и являющихся частью информационной системы обеспечения деятельности органов внутренних дел.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы системного анализа, теории вероятностей, теории эксплуатации радиотехнических систем, теории графов.

Новые научные результаты, выносимые на защиту:

1. Требования по надежности радиоканала в системах безопасности, отличающихся повышением значений параметров [1, 3].

2. Способ контроля радиоканала в реальных условиях эксплуатации, позволяющий в сложной электромагнитной обстановке обеспечить требуемую достоверность передачи информации и помехозащищенность [2,

4].

3. Модель радиоканала, позволяющая обеспечить требуемую надежность при построении систем безопасности с функцией самоорганизации, основанную на выборе направлений связи [5].

4. Способ обеспечения электромагнитной совместимости радиоканала как элемента системы безопасности с радиотехническими средствами и системами радиосвязи при частотно-территориальном планировании [1].

Практическая ценность результатов работы заключается в возможности применения разработанной модели радиоканала для обеспечения надежности и помехозащищенности радиоканальных систем безопасности.

Полученные результаты могут быть использованы при формировании требований к построению РСПИ, предназначенных для охраны объектов в Российской Федерации.

Реализация результатов исследований. Результаты диссертационных исследований нашли отражение:

1. В ФКУ НИЦ «Охрана» МВД России при формировании требований к РСПИ, предназначенным для охраны критически важных объектов в Российской Федерации, а также к радиоканальным системам безопасности, рассматриваемых для включения в список технических средств и систем безопасности, удовлетворяющих «Единым техническим требованиям к системам централизованного наблюдения, предназначенным для применения в подразделениях вневедомственной охраны».

Результаты исследований использованы при проведении опытно-конструкторской работы по теме К.4.И.03.2014 «Создание радиоканальной системы передачи извещений с улучшенными эксплуатационными параметрами».

Проведенные исследования использованы в учебном процессе на курсах повышения квалификации при подготовке специалистов для подразделений вневедомственной охраны.

2. В деятельности УВО У МВД России по Республике Адыгея, связанной с внедрением рекомендаций по технической эксплуатации РСПИ, работающих в диапазонах частот МВД России, а также их построении на обширной и слабо телефонизированной территории Тахтамукайского района.

3. В охранном бюро «Сократ» (г. Иркутск) при разработке интегрированной системы охранно-пожарной сигнализации «Приток-А», что позволило сократить время возврата объектовых приборов из аварийного состояния в режим устойчивого функционирования.

4. В Воронежском институте МВД России при внедрении в учебный процесс вопросов построения и эксплуатации многоуровневых РСПИ с функцией самоорганизации.

Соответствие паспорту специальности. Содержание диссертации соответствует п. 6. «Исследование и разработка радиотехнических систем и устройств передачи информации, в том числе радиорелейных и телеметрических, с целью повышения их пропускной способности и помехозащищенности», п. 8. «Создание теории синтеза и анализа, а также методов моделирования . радиоэлектронных устройств» паспорта специальности 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения.

Апробация работы.Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях: международная научно-практическая конференция «Охрана, безопасность, связь — 2012» (Воронеж, 2012), XXIII межвузовская научно-практическая конференция «Перспектива - 2013» (Воронеж, 2013), Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные вопросы эксплуатации систем охраны и

защищенных телекоммуникационных систем» (Воронеж, 2013), XXII Всероссийская научная конференция «Информатизация и информационная безопасность правоохранительных органов» (Москва, 2013), международная научно-практическая конференция «Охрана, безопасность, связь - 2013» (Воронеж, 2013), Международная научно-практическая конференция «Охрана, безопасность, связь - 2014» (Воронеж, 2014), Международная научно-практическая конференция «Теоретические и прикладные проблемы информационной безопасности» (Республика Беларусь, Минск, 2014),Между народная научно-практическая конференция «Общественная безопасность, законность и правопорядок в III тысячелетии» (Воронеж, 2014).

Публикации по материалам диссертации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 5 статей в научных журналах, которые входят в утвержденный ВАК при Минобрнауки России Перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, 8 материалов международных и всероссийских научных конференций, 1 заявка на выдачу патента на изобретение Российской Федерации.

Личный вклад автора. Основные научные результаты получены автором самостоятельно.

Из 14 работ по теме диссертации 6 написаны без соавторов. В приведенном списке научных работ из опубликованных в соавторстве лично соискателем предложено: в [I, 3] - требование к надежности радиоканала в системах безопасности, [2, 4, 14] - основные идеи по организации контроля радиоканала в реальных условиях эксплуатации, [7] — способы повышения надежности радиоканала в существующих системах безопасности, [8] -постановка задачи построения защищенных систем безопасности, [11] — обеспечение помехозащищенности радиоканала при работе в выделенных диапазонах частот МВД России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 109 наименований.

Общий объем диссертации составляет 131 страницу машинописного текста, включая 34 рисунка и 4 таблицы.

Результаты диссертации изложены в четырех главах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследований, проводимых в рамках диссертационной работы, формулируется цель, ставятся задачи работы, сформулированы научная новизна и практическая значимость представляемой работы.

В первой главе рассматриваются существующие системы безопасности с использованием радиоканала, приводится архитектура построения и

технические характеристики систем, особенности эксплуатации радиоканала в системах безопасности.

Проведен анализ работы РСПИ, которые включают как оборудование на объекте контроля (ОК), так и оборудование для передачи данных на удаленный пульт централизованной охраны (ПЦО).

По архитектуре построения существующие системы безопасности с использованием радиоканала разделяются на одноуровневые, двухуровневые и многоуровневые. Проведенный анализ РСПИ показал, что в многоуровневых системах безопасности не предусматривается смена направлений связи в случае отказов аппаратуры, что снижает надежность радиоканала.

Внутри объекта контроля радиоканал характеризуется затуханием сигнала при распространении до 30 дБ, между ОК и ПЦО - до 70 дБ, что ставит перед разработчиком систем безопасности задачу обеспечения необходимого запаса на затухание сигнала.

Анализ нормативных документов показал, что в настоящее время надежность систем безопасности характеризуется коэффициентом готовности, который должен быть не менее 0,93.

На основании проведенного анализа систем безопасности с использованием радиоканала сформированы задачи исследования, направленные на формирование требований по надежности радиоканала, разработку способа его контроля в реальных условиях эксплуатации, модели радиоканала с возможностью смены направлений связи в случае возникновения отказов аппаратуры, а также решение вопросов обеспечения электромагнитной совместимости радиотехнических средств и систем.

Вторая глава посвящена вопросам обеспечения заданной надежности радиоканала.

Рассмотрен алгоритм формирования требований по обеспечению надежности радиоканала.

Предложено надежность РСПИ определять как минимально допустимый коэффициент оперативной готовности:

К ог = К г х Р (tс )

>

где Кг - коэффициент готовности РСПИ, Д^) — вероятность безотказной работы радиоканала в течение времени продолжительностью tc.

При этом К . > Л' .""" и P(tc )>P(tc y"'", где Кгдо"и P(tcf" -соответственно допустимые значения коэффициента готовности РСПИ и вероятности безотказной работы радиоканала.

С учетом существующих требований к системам безопасности и опыта эксплуатации систем безопасности с использованием радиоканала предложены следующие значения параметров надежности РСПИ:

КJ"" >0,93; К/°" >0,95; /'('<-)""" >Ю,98 . (1)

Рассмотрены способы обеспечения надежности радиоканала за счет

резервирования его элементов.

Если вероятности безотказной работы элементов радиоканала

одинаковы и равны то вероятность ^(0 безотказной работы

радиоканала при параллельном резервировании элементов равна: РI (О = 1 - [1 - Р{/)]" (2)

где п - количество элементов радиоканала.

На основании выражения (2) можно решить обратную задачу: определить вероятность безотказной работы элемента при заданной вероятности безотказной работы радиоканала.

Формула (2) позволяет обеспечить требуемую надежность (1) радиоканала при эксплуатации существующих РСПИ.

Одним из эффективных способов обеспечения надежности радиоканала является его контроль в реальных условиях эксплуатации.

В диссертационной работе разработан способ контроля радиоканала, который заключается в обмене контрольными сигналами между радиостанциями РСПИ различного уровня.

Предложено определять надежность радиоканала по вероятности правильного приема информации в соответствии со следующими значениями:

Р„р< 0,997 — наступление отказа;

0,997 <Рпр <0,998 - наступление повреждения; (3)

0,998 < Рпр ¿1- исправное состояние.

Разработанный способ контроля отличается быстродействием и достоверностью передачи информации. Так, при скорости передачи информации в радиоканале 9600 бит/с на частоте 160 МГц время контроля составляет не более 1 с, что позволяет применять разработанный способ для контроля работоспособности радиоканала в реальных условиях эксплуатации и обеспечить оптимальный телекоммуникационный трафик в системе безопасности.

Третья глава посвящена разработке модели радиоканала многоуровневой системы безопасности с функцией самоорганизации.

Обобщенная структурная схема РСПИ с функцией самоорганизации представлена на рисунке 1.

На данном рисунке И — извещатель; РС — радиостанция; ОК - объект контроля; ПЦО — пульт централизованной охраны; 1, ] и т— соответственно количество РС на 1-м, 2-м и к-м уровнях объекта контроля.

Модель предполагает построение на объекте контроля локальных сетей (ЛС) с локализацией сообщений и возможностью их перенаправления в случае возникновения отказов аппаратуры.

1-й уровень 2-й уровень к-й уровень

(ОК) (ОК) (ОК)

Рис. 1. Обобщенная структурная схема РСПИ с функцией самоорганизации

Модель радиоканала системы безопасности с функциями самоорганизации представлена на рисунке 2, где ¡,], ш-количество ЛС на соответствующих уровнях.

I 1-й уровень

ЛС,

ЛС,

ОК

2-йуровень

ЛС,

ЛС;

; к-йуровень | !

Канальный уровень

ЛС,

\

ЛСт

пцо

Рис. 2. Модель радиоканала многоуровневой РСПИ

Локальные сети представляют собой совокупность приемопередающих устройств каждого уровня.

На рисунке 3 представлен взвешенный связный граф радиоканала многоуровневой РСПИ.

Граф изображен в виде:

в = (У,Е)

V = {у,1,..., У'.У,2,..., V),..., у?,...,

Г _ /е1-2 „1-2 2-к 2-к к к 1

Элементы множества V являются вершинами графа и представляют собой локальные сети, элементы множества Е являются дугами, а\,..., а], а,2,..., а2, а*,..., в* - веса дуг, в качестве которых могут быть различные характеристики радиоканала: пропускная способность, вероятность безотказной работы.

Для анализа функционирования радиоканала строится весовая матрица смежности Р = (р;>) размерности пхп (п — число вершин) графа в, которая определяется по правилу:

{а/ - весы дуг между вершинами у( и у ., О, если вершины у, « уу несмежны

Рис. 3. Взвешенный связный граф многоуровневой РСПИ

Весовая матрица смежности позволяет определить оптимальный маршрут следования сообщений в системе безопасности, надежность направлений связи.

/0 О 0 о,1 а,'а,' О ООО ООО а\а\а\ О ООО ООО а'а'а,10 ООО а.'аХ0 О О а/а^О а'а'а^О 0 0 а\а\а\0 а,'о,'я,10 О 0 а)а)а)О ООО а?а?а? О О О а,* ООО аг2а]аг20 О О в2* ООО а,а*а}0 О О а* 0 0 0 0 0 0 а{а%а*0

В диссертационной работе приведена методика определения надежности радиоканала многоуровневой РСПИ с функцией самоорганизации. В качестве весов дуг выступали вероятности безотказной работы направлений связи между вершинами

графа:

ру,..., р\>,р)\.., ру.р?,..., рг.р?,-, р\-.р)\~, рг,р!р1,

Определена вероятность безотказной работы направления связи между произвольными вершинами уа и уь:

1=1

где п — количество независимых путей между уа и уь, Р,(1) - вероятность безотказной работы ¡-го пути.

На основе полученных результатов сделан вывод, что для обеспечения надежности радиоканала необходимо максимизировать число независимых путей при одновременной минимизации их дуг.

В качестве примера в диссертационной работе проведен расчет надежности радиоканала существующей трехуровневой РСПИ без функции самоорганизации и предлагаемой трехуровневой РСПИ с функцией самоорганизации. Расчеты показали, что в трехуровневой РСПИ с функцией самоорганизации надежность радиоканала выше в 1,6 раза.

В четвертой главе рассматриваются вопросы обеспечения помехозащищенности радиоканала в системах безопасности.

Определено условие обеспечения помехозащищенности:

[Рпрос ХСпр0.с)>

Ьфлом Х ^трлом * ^флрм.с

Ь хЬ х!

флрд.с г»р.с ф.прм.с ^

КРхТ

(р у. О )

V прдлом прдлом!

где - мощность несущей передатчика системы безопасности, С^и

^прж - соответственно коэффициенты усиления антенн передатчика и приемника системы безопасности, ^ф „рдс и ^тр с - соответственно потери в

фидере передатчика системы безопасности и на трассе распространения

о

прд.пом '

сигнала, Р„рдмом - мощность несущей передатчика, формирующего помехи,

^...... ил,. И - соответственно коэффициенты усиления антенн

прд.пом ™ ~ прм.пом

мешающего передатчика и приемника, -£,/,.„„„ ,-тр.пом соответственно потери в фидере мешающего передатчика, на трассе распространения помехи и в фидере приемника, рслол1 - коэффициент взаимной корреляции помехи и сигнала.

Рассмотрены способы обеспечения помехозащищенности радиоканала, основными из которых являются минимизация критического отношения

' Р. Л

сигнал/помеха, при котором обеспечивается помехозащищенность

радиоканала, а также применение обратной связи в системе безопасности для адаптации к помеховой обстановке.

В диссертационной работе проведен расчет критического отношения сигнал/помеха, который позволяет определить бюджет потерь в радиоканале и максимальную дальность связи между его элементами

На основании расчетных данных, в диссертационной работе определены параметры радиоканала и, в частности, бюджет потерь и максимальная дальность связи между ОК и ПЦО системы безопасности при защищенности сигнала, определяемой в 14 дБ (Рош = 10~4).

Защищенность сигнала на выходе ПРМ ПЦО будет определяться выражением:

где К ш - коэффициент шума приемного устройства ПЦО.

( Р \

Рс= -7Г~ +Ки,+Рпомвх,дБм.

^ пом )вых

В свою очередь:

Р = Р

прд .с

' ф .прд

+ & прд .с Ь тр .с + ^ прм с

' ф .прм .с

, дБм .

Определив потери Ьтрс на радиотрассе и используя статистическую модель Окумура-Хата, можно определить максимальную дальность связи между ОК и ПЦО системы безопасности.

В таблице 1 приведены расчетные значения параметров радиоканала системы безопасности, обеспечивающих требуемую вероятность ошибочного приема.

Таблица 1 - Расчетные значения параметров радиоканала системы безопасности

Параметры радиоканала Направление передачи ОК->ПЦО

р 1 ош ю-4

Рпрд.с, дбм 17

^ф.ПРД.С» дБ 3

Гф.прм.С, дБ 3

Спрд.с, дБ 6

Опрм.С, дБ 6

Кш, дБ 3

Гпрл, МГц 160,0

ё, км 7

Рч, дБм -113

Рпом.вх, дБм -130

Ьпрм, м 30

Ьррд, м 30

В приведенной таблице 1 Рч — чувствительность приемного устройства ПЦО, Ьпрм и Ь|фД - соответственно высоты подъема антенн ПРД ОК и ПРМ ПЦО.

Рассмотренная методика позволяет обеспечить эффективность функционирования радиоканала в системах безопасности в зависимости от требуемого значения вероятности ошибочного приёма Р "Ц и критического

( рс \

отношения сигнал/помеха ——

^ "пом

В диссертационной работе разработан алгоритм обеспечения помехозащищенности радиоканала на основе контроля достоверности передачи информации по направлениям связи и смены направления связи в случае наступления отказа в соответствии с (3).

Выполнение алгоритма предполагает решение вопроса обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) радиотехнических средств как элементов радиоканала в многоуровневой РСПИ с функцией самоорганизации

Проведен анализ ЭМС двух РТС радиоканала, относящихся к внутриобъектовому оборудованию системы безопасности, в отношении помех по соседнему и побочным каналам приема.

Передающие устройства РТС являются источниками помех для приемных устройств.

Мощность сигнала на входе исследуемого ПРМ определяется выражением:

Р*. = Р* + {Оапр> + Отрм ) - (Ьфпрд + 1фпрм ) + ю 18 ),

где Р„рд - мощность несущей ПРД, дБм; Отрд и Ьфпрд - соответственно усиление антенны и потери в фидере ПРД, дБ, Сапрм и Ьфпрм - соответственно усиление антенны и потери в фидере ПРМ, дБ, (1 - расстояние между мешающим передатчиком и исследуемым приемником (м).

Зная мощность несущей ПРД и мощность сигнала на входе исследуемого ПРМ, можно определить потери сигнала Ц, на расстоянии с/: £„ = Р* ~ ЄЄ (дБ ),

Обозначим мощности побочных излучений и излучений в соседнем канале на выходе ПРД соответственно Рск и Р„к, а на входе ПРМ Р„ржж и Р

прлтк •

Тогда:

=Рск-Ьп{дБм),

= Рпк-Ьп{дБм).

Критерием ЭМС РТС является защищенность сигнала на входе исследуемого ПРМ по видам помех.

ЗС „ = Рпрм - Р„риск (дБ ), ЗС „, = Рпрм - Р„р„к (дБ ),

где ЗСск и ЗСт — соответственно защищенности сигнала от помех по соседнему и побочным каналам приема.

При этом: ЗС „ > ЗС ™р ,

зс „ > зс „7 ,

где ЗС? и ЗС 2Р - соответственно требуемые значения защищенности сигнала.

После преобразования полученных выражений получим формулы для расчета мощностей мешающих сигналов на входе исследуемого ПРМ: Рпрмск = Рек + С а ~ Ьф - 20 1ё а ~ 11 {дБм ),

Р*-. = р„ + са - Ьф - 20 1Е 6 - 11 (дБм ),

(4)

(5)

где

С а = О апрд + С стрм (дБ )> ^ ф ~ Ь фпрд + ^ фпрм ( )•

Решая (4) и (5), можно определить минимальные расстояния с1 между

РТС, обеспечивающие ЭМС в отношении помех по соседнему и побочным каналам приема.

Предложен способ обеспечения ЭМС радиоканала как элемента системы безопасности при частотно-территориальном планировании (ЧТП) РСПИ и систем радиосвязи (СРС).

При ЧТП РСПИ и СРС рассмотрены помехи по совмещенному, соседнему и побочным каналам приема, а также помехи по интермодуляции.

Предложенный способ ЧТП заключается в формировании матрицы совместимости, элементами которой являются РСПИ и СРС.

Характеристики РСПИ и СРС определяются, исходя из анализа:

- координат расположения базовых радиостанций РСПИ и СРС {А',, У.}.

)

- частот работы РСПИ и СРС {/, };

- расстояний между базовыми радиостанциями РСПИ и СРС „ };

- радиусов и зон обслуживания базовыми радиостанциями РСПИ и СРС соответственно {Д.,}и {З',,, };

зон помех, формируемых базовыми радиостанциями РСПИ и СРС {я Г } {Л „? } {Л „7 }, {Л Г }•

- защитных отношений РСПИ и СРС в отношении зон помех

{зо г } {зо г } {зо г } {зо }

Рассмотрены вопросы присвоения частот работы РСПИ и СРС органов внутренних дел.

Рассмотрены вопросы построения систем безопасности с функциями радиоэлектронной защиты.

Определён комплексный показатель безопасности Кб функционирования защищенной системы безопасности, отражающий возможность системы обеспечить её конфиденциальность, целостность, доступность и надежность.

В заключении подведены итоги диссертации в целом, сформулированы следующие основные результаты и выводы.

1. Существующие системы безопасности с использованием радиоканала разделяются на одноуровневые, двухуровневые и многоуровневые, в которых не предусматривается смена направлений связи в случае отказов аппаратуры, что снижает надежность радиоканала.

2. В настоящее время надежность систем безопасности характеризуется коэффициентом готовности, который должен быть не менее 0,93.

3. Сформированы требования по надежности радиоканала и системы безопасности в целом.

Предложено надежность системы безопасности определять минимально допустимым коэффициентом оперативной готовности, а надежность радиоканала - минимально допустимой вероятностью безотказной работы.

С учетом существующих требований к системам безопасности и опыта эксплуатации систем безопасности с использованием радиоканала предложены следующие значения параметров надежности РСПИ:

К,""" >0,93; к;'"" >0,95; Р(1с)дм>0,98.

4. Разработан способ контроля радиоканала в реальных условиях эксплуатации, позволяющий в сложной электромагнитной обстановке обеспечить требуемую достоверность передачи сообщений и помехозащищенность.

Разработанный способ позволил ввести критерии повреждений и отказов радиоканала. За критерий наступления повреждения или отказа предложено принять вероятность правильного приема сообщений: Рпр< 0,997 - наступление отказа; 0,997 <Рпр <0,998 - наступление повреждения; 0,998 < Рпр ¿1- исправное состояние.

6. Разработана модель радиоканала многоуровневой системы безопасности с функцией самоорганизации, которая предполагает построение на объекте контроля локальных сетей с локализацией сообщений и возможностью их перенаправления в случае возникновения отказов аппаратуры.

Локализация сообщений позволило увеличить пропускную способность системы безопасности (снизить нагрузку), а возможность их перенаправления — надежность радиоканала.

Разработана методика оценки надежности радиоканала системы безопасности с функцией самоорганизации. Для анализа результатов моделирования в диссертационной работе приведен пример построения трехуровневой системы безопасности с функцией самоорганизации.

Сравниваются результаты расчета надежности радиоканала такой системы с надежностью радиоканала трехуровневой системой без функции самоорганизации. Расчеты показали, что в трехуровневой РСПИ с функцией самоорганизации надежность радиоканала выше в 1,6 раза.

7. Рассмотрены вопросы обеспечения помехозащищенности радиоканала в системах безопасности.

Рассмотрена возможность минимизации критического отношения сигнал/помеха, приведены расчетные значения вероятности ошибочного приема и отношения сигнал/помеха.

На основании расчетных данных разработаны рекомендации по определению параметров радиоканала и, в частности, бюджета потерь и максимальной дальности связи между ОК и ПЦО системы безопасности при требуемой защищенности сигнала. Определено условие обеспечения помехозащищенности радиоканала и предложены способы его реализации.

Одним из способов обеспечения помехозащищенности радиоканала является применение обратной связи в системе безопасности для адаптации к помеховой обстановке. В этой связи на основе предложенного способа контроля радиоканала разработан алгоритм обеспечения

помехозащищенности.

Обеспечение помехозащищенности происходит за счет увеличения выходной мощности передатчика радиостанции соответствующего уровня на объекте контроля с минимального значения до максимального на направлениях связи и смены направления связи в случае не выполнения требования по достоверности передачи информации.

Предложен способ обеспечения электромагнитной совместимости радиоканала как элемента системы безопасности с радиотехническими средствами и системами радиосвязи ОВД при частотно территориальном планировании.

Определён комплексный показатель безопасности функционирования системы безопасности с функциями радиоэлектронной защиты, отражающий возможность системы обеспечить конфиденциальность, целостность и доступность информации, передаваемой по радиоканалу.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

В изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки

РФ:

1. Эсауленко A.B. Эффективность функционирования радиоканала в системах безопасности / А.Н. Бабкин, A.B. Эсауленко // Вестник Воронежского института МВД России. - 2012. -№ 4. - С. 87 — 91.

2. Эсауленко A.B. Способ контроля радиоканала /A.B. Эсауленко, А.Н. Бабкин // Вестник Воронежского института МВД России. - 2013. - № 1. - С. 8-13.

3. Эсауленко A.B. Обеспечение заданной надежности радиоканала в системах безопасности / A.B. Эсауленко, А.Н. Бабкин // Вестник Воронежского института МВД России. - 2013. - № 4. - С. 259 - 262.

4. Эсауленко A.B. Способ контроля достоверности передачи информации в сетях радиосвязи специального назначения /А.Н. Бабкин, A.B. Леньшин, A.B. Эсауленко//Телекоммуникации.-2014.-№ 9. - С. 18 — 21.

5. Эсауленко A.B. Модель многоуровневой радиоканальной системы передачи сообщений / Вестник Воронежского института МВД России. -2014.-№4.-С. 147-155.

В иных изданиях:

6. Эсауленко A.B. Особенности применения радиоканала в системах безопасности / Охрана, безопасность, связь: материалы международной научно-практической конференции. - Воронеж: Воронежский институт МВД России. -2012. - С. 216 - 217.

7. Эсауленко A.B. Повышение надежности эксплуатации радиоканала /А.Н. Бабкин, A.B. Эсауленко // Авиационное радиоэлектронное оборудование: сборник статей по материалам докладов XXIII межвузовской научно-практической конференции «Перспектива-2013». - Воронеж: ВУНС ВВС «ВВА». - 2013. - С. 24 - 26.

8. Эсауленко A.B. Обеспечение безопасности функционирования радиотехнических систем органов внутренних дел / A.B. Эсауленко, А.Н. Бабкин // Информатизация и информационная безопасность правоохранительных органов: материалы XXII Всероссийской научной конференции. — М.: Академия МВД России. — 2013. - С. 307 - 309.

9. Эсауленко A.B. Применение радиоканала в системах безопасности /Актуальные вопросы эксплуатации систем охраны и защищенных телекоммуникационных систем: материалы Всероссийской научно-практической конференции. — Воронеж: Воронежский институт МВД России. -2013.-С. 194-196.

10. Эсауленко A.B. Построение и обеспечение надежного функционирования единой системы безопасности олимпийских объектов в городе Сочи / Охрана, безопасность, связь: материалы международной научно-практической конференции. - Воронеж: Воронежский институт МВД России-2013.-С. 312-317.

11. Эсауленко A.B. Обеспечение помехозащищенности радиосистем передачи информации / А.Н. Бабкин, A.B. Эсауленко // Теоретические и прикладные проблемы информационной безопасности: тезисы докладов международной научно-практической конференции. — Минск: Академия МВД Республики Беларусь. - 2014. - С. 97 - 100.

12. Эсауленко A.B. Способы повышения надежности радиоканальных систем передачи извещений / Общественная безопасность, законность и правопорядок в III тысячелетии: материалы международной научно-практической конференции. — Ч.З. — Воронеж: Воронежский институт МВД России. -2014. - С. 35 - 39.

13. Эсауленко A.B. Перспективы развития радиоканальных систем передачи извещений / Охрана, безопасность, связь: материалы международной научно-практической конференции. - 4.2. - Воронеж: Воронежский институт МВД России — 2014. - С. 240-246.

Свидетельства о государственной регистрации программ в реестре программ для ЭВМ:

14. Эсауленко A.B. Способ контроля радиоканала в сети подвижной радиосвязи в заданной зоне обслуживания группы абонентских радиостанций / А.Н. Бабкин, Г.В. Степанов, A.B. Эсауленко. — М.: Федеральная служба по интеллектуальной собственности (РОСПАТЕНТ), 2014. — Заявка № 026691 от 25 апреля 2014 г.

Подписано в печать_._20_г. Формат 60x84 1/16

Усл. печ. л. 0,93. Уч. изд. л. 1,0.

Тираж 100. Заказ №_

Типография Воронежского института МВД России 394065, г. Воронеж, пр-т Патриотов, 53