Организация связи в районе чрезвычайной ситуации

2.1.Тактико-специальные требования к подвижному узлу связи

При определении требований к узлу связи (УС) необходимо учитывать два положения:

1. узлы связи - важнейшие элементы системы связи;

2. на узлах связи пунктов управления (ПУ) выполняются задачи по обеспечению связи, то есть должны выполняться требования к связи, как процессу передачи информации (сообщений).

С этих позиций к УС ПУ можно предъявить следующие требования:

1. постоянная готовность к немедленной передаче (приему) информации (обеспечению переговоров) в заданные сроки с требуемой достоверностью и безопасностью;

2. обеспечение максимальных удобств пользования средствами связи и автоматизации должностным лицам ПУ;

3. высокие живучесть, разведзащищенность и надежность;

4. возможность широкого маневра средствами, каналами и видами связи;

5. удовлетворение требований электромагнитной совместимости (ЭМС) всех РЭС, развернутых в составе УС.

Полевые узлы связи должны быстро развертываться (свертываться), в короткие сроки устанавливать связь и обеспечивать бесперебойное ее действие, т.е. обладать высокой мобильностью.

Требование постоянной готовности УС к немедленной передаче (приему) информации (обеспечению переговоров) в заданные сроки с требуемой достоверностью и безопасностью охватывает несколько составляющих:

1. своевременное установление запланированных связей;

2. обеспечение своевременного прохождения сообщений (ведения переговоров) с требуемой достоверностью и безопасностью;

3. пропускную способность УС, рассчитанную на передачу (прием) заданного потока сообщений (переговоров).

Своевременность установления запланированных связей обеспечивает готовность узлов связи к обмену сообщениями в заданные сроки, а, следовательно, и способность узлов связи выполнять задачу по обеспечению связи в интересах управления силами МЧС в соответствии с оперативной обстановкой.

В общем виде в качестве показателя оценки своевременности установления запланированных связей, может быть применена вероятность того, что на УС заданное количество связей будет установлено за время, не превышающее требуемого (нормативного), т.е.

P_сву = P(t_уст < t_доп) (2.1)

гдеP_сву – показатель оценки своевременности установления запланированных связей;

t_уст – время установления связи;

t_доп – нормативное время установления связи.

Вероятность установления связей за нормативное время должна быть для направлений связи 1-ой категории важности не ниже 0,99; 2-ой категории - не ниже 0,95; 3-й категории - не ниже 0,9.

Количественные значения требований по своевременности установления отдельных связей определяются одиночными нормативами выполнения задач по специальной подготовке.

Своевременное установление запланированных связей достигается:

1. совершенствованием выучки личного состава узловых подразделений;

2. систематическими тренировками по приведению узлов связи в различные степени готовности;

3. совершенствованием способов распределения и сокращением времени приема (набора) каналов и установления связей;

4. заблаговременной подготовкой на важнейших информационных направлениях нескольких видов связей, а также резерва средств связи и каналов;

5. применением дистанционно управляемых кроссов на оперативных УС и УС ПУ;

6. четкой организацией управления узлами связи и оперативно-технической службы на них.

Обеспечение своевременности прохождения сообщений на узлах связи достигается:

1. постоянной готовностью связей к передаче (приему) сообщений;

2. увеличением количества каналов и связей, повышением их скорости и эффективности использования;

3. сокращением времени обработки сообщений в экспедиции, в телеграфных аппаратных;

4. внедрением абонентского телеграфа на узле, использованием факсимильной связи и передачи данных;

5. повышением оперативности распределения потоков документальных сообщений и организацией эффективного контроля за прохождением информации;

6. внедрением аппаратуры быстродействия, устройств накопления и распределения информации;

7. сокращением объемов сообщений (документов) путем их формализации; применением аппаратуры повышения достоверности;

8. выполнением специальных требований при развертывании (оборудовании) узлов связи;

9. четкой организацией оперативно-технической службы и организацией боевого дежурства.

Пропускная способность УС характеризуется его возможностью осуществлять обмен заданным количеством сообщений за единицу времени.

Одним из факторов, в значительной мере определяющих пропускную способность, а, следовательно, и постоянную готовность узла связи к немедленной передаче (приему) информации (обеспечению переговоров) в заданные сроки с требуемой достоверностью и безопасностью - устойчивость функционирования направлений связи.

2.2. Разработка схем организации связи на предполагаемые этапы операции

Организация связи в районе ЧС зависит от типа ЧС: ее масштабов, поврежденности средств связи, необходимости эвакуации населения. Например, при объектовой ЧС организация связи потребует значительно меньше времени и средств, чем при региональном ЧС. Организация связи проводится в три этапа.

Первый этап проводится в течение нескольких часов после наступления ЧС. В это время предусматривается организация очень небольшого числа связей между оперативной группой, направленной МЧС, и постоянной комиссией (центром связи МЧС), а также между оперативной группой МЧС и аварийно-спасательными отрядами. В организации связи на первом этапе участвуют только подразделения МЧС и гражданской обороны.

На втором этапе схема организации связи предусматривает предоставление услуг не только аварийно-спасательным бригадам, но также администрации района, где произошло ЧС, и небольшому количеству населения. Связь организуется уже с использованием подвижных, мобильных, аппаратных узлов связи, которые располагаются в местах концентрации абонентов (районах) и соединяются с аналогичными комплексами, находящимися в верхнем звене сети (областной центр), через подвижные спутниковые системы связи. Подсоединение сети связи, организованной в зоне ЧС, к ближайшему узлу стационарной сети называется взаимоувязанной сетью связи (ВСС) или единой сетью эксплуатации (ЕСЭ) может осуществляться как организацией временной кабельной линии, так и с использованием спутниковых и радиорелейных систем передачи.

Организация связи на третьем этапе характеризуется наращиванием технических средств, увеличением их пропускной способности с целью увеличения объема предоставляемых услуг связи, главным образом, в интересах населения.

2.3. Определение пропускной способности канала связи

Своевременность связи в каждом направлении зависит от пропускной способности каналов, квалификации операторов, сработанности подразделений, правил станционно-эксплуатационной службы (СЭС). Влияние на нее оказывает структура системы связи (наличие прямых каналов связи и пунктов переприема, количество радиостанций в радиосети и др.) и использование связи (объем сообщений, подаваемых на средства связи; правильность адресования и т. д.), а в современных системах – степень автоматизации процессов передачи информации и работы постов связи.

Черты случайности, присущие процессам передачи информации, целесообразно рассматривать вероятностными методами. Основная задача теории своевременной передачи информации ставится следующим образом: имеется источник информации, непрерывно вырабатывающий информацию, и канал связи, по которому эта информация передается другому корреспонденту. Какова должна быть пропускная способность канала связи для того, чтобы канал «справлялся» со своей задачей, т.е. передавал всю поступающую информацию без задержек и искажений?

Рассмотрим канал связи, который может быть в двух состояниях:

1) исправен; 2) неисправен. Предположим, что до получения сведений вероятность исправной работы канала связи 0,98, а вероятность отказа 0,02. Такой канал связи обладает очень малой степенью неопределенности: почти можно предугадать, что канал связи будет работать исправно. Степень неопределенности системы связи определяется не только числом ее возможных состояний, но и вероятностями состояний.

Рассмотрим некоторую систему связи X, которая может принимать конечное множество состояний: x_1, x_2,…, x_n с вероятностями p₁, p₂,…, p_n, где p_i = P(X~ x_i ), − вероятность того, что система X примет состояние x_i. Очевидно, .

Запишем эти данные в виде таблицы, где в верхней строке перечислены возможные состояния системы, а в нижней – соответствующие вероятности:

xi	x1	x2	…	xn
pi	p1	p2	…	pn

Эта таблица по написанию сходна с рядом распределения прерывной случайной величины X с возможными значениями x1, x2,…, xn имеющими вероятности p1, p2,…, pn. И действительно, между системой X с конечным множеством состояний и прерывной случайной величиной много общего; для того чтобы свести первую ко второй, достаточно приписать каждому состоянию какое-то числовое значение (скажем, номер состояния). Для описания степени неопределенности системы совершенно неважно, какие именно значения x1, x2,…, xn записаны в верхней строке таблицы; важны только количество этих значений и их вероятности.

В качестве меры априорной неопределенности системы в теории информации применяется специальная характеристика, называемая энтропией.

Энтропией системы называется сумма произведений вероятностей различных состояний системы на логарифмы этих вероятностей, взятая с обратным знаком:

(2.2)

Энтропия Н(Х) обладает рядом свойств: во-первых, она обращается в нуль, когда одно из состояний системы достоверно, а другие – невозможны. Во-вторых, при заданом числе состояний она обращается в максимум, когда эти состояния равновероятны, а при увеличении числа состояний – увеличивается. В-третьих, она обладает свойством аддитивности, т.е. когда несколько независимых систем объединяются в одну, их энтропии складываются.

Задание: Определить пропускную способность канала связи, способного передавать К=110 символов 0 или 1 в единицу времени, причем каждый из символов искажается (заменяется противоположным) с вероятностью μ=0,03.

Дано: К=110; μ=0,03.

Определить: С

Решение:

1)По табл.1 находим:

η(μ) = η(0,03) = 0,1518

η(1-μ) = η(1-0,03) = η(0,97) = 0,0426

η(μ) + η(1-μ) = 0,1518 + 0,0426 = 0,1944

На один символ теряется информация 0,1944 двоичных единиц.

2) Пропускная способность канала равна

С = 110 (1-0,1944) ≈ 88,6 двоичных единиц в единицу времени.

Следовательно, по второй теореме Шеннона получается:

Пусть имеется источник информации Х, энтропия которого в единицу времени равна Н(Х)=110, и канал с пропускной способностью Х. Тогда если Н(Х)>С, то при любом кодировании передача сообщений без задержек и искажений невозможна.

Для увеличения пропускной способности канала без помех используют следующие способы:

1) Использование для кодирования информации более двух состояний (одновременное изменение комбинации фазы и амплитуды в одном такте);

2) Применение логического кодирования с использованием сжатием (архивированием) информационного блока;

3) Использование дискретных систем связи с учетом того, что часть из них не будет служить для синхронизации или для обнаружения и исправления ошибок;

4) Увеличение до значительных величин количество состояний информационного сигнала (формула Найквиста).

2.4 Определение пропускной способности канала связи с помехами

В действительности процесс передачи информации неизбежно сопровождается ошибками (искажениями). Канал передачи, в котором возможны искажения, называется каналом с помехами (или шумами). В частном случае ошибки возникают в процессе самого кодирования, и тогда кодирующее устройство может рассматриваться как канал с помехами.

Наличие помех приводит к потере информации. Чтобы в условиях наличия помех получить на приемнике требуемый объем информации, необходимо принимать специальные меры. Одной из таких мер является введение так называемой «избыточности» в передаваемые сообщения; при этом источник информации выдает заведомо больше символов, чем это было бы нужно при отсутствии помех. Одна из форм введения избыточности – простое повторение сообщения. Таким приемом пользуются, например, при плохой слышимости по телефону, повторяя каждое сообщение дважды. Другой общеизвестный способ повышения надежности передачи состоит в передаче слова «по буквам» – когда вместо каждой буквы передается хорошо знакомое слово (имя), начинающееся с этой буквы.

Все живые языки обладают избыточностью. Эта избыточность часто помогает восстановить правильный текст «по смыслу» сообщения. Мерой избыточности языка служит величина

(2.3.)

где Н_1с– средняя фактическая энтропия, приходящаяся на один передаваемый символ (букву), рассчитанная для достаточно длинных отрывков текста, с учетом зависимости между символами;

n– число применяемых символов (букв);

– максимально возможная в данных условиях энтропия на один передаваемый символ, которая была бы, если бы все символы были равновероятны и независимы.

Задание: Имеется источник информации с энтропией (Х) = 110 дв.ед. и количество каналов связи n = 2, каждый из них может передавать в единицу времени К = 88 двоичных знаков (0 или 1); каждый двоичный знак заменяется противоположным с вероятностью μ = 0,08.Выяснить: достаточна ли пропускная способность этих каналов для передачи информации, поставляемой источником.

Дано: (Х) = 110 дв.ед.; n = 2; К = 88; μ = 0,08.

Определить: С. Сравнить: С и (Х)

Решение:

1. Определяем потерю информации на один символ:

η(μ) = η(0,08) = 0,2915

η(1-μ) = η(1-0,08) = η(0,92) = 0,1106

η(μ) + η(1-μ) = 0,2915 + 0,1106 = 0,4021

На один символ теряется информация 0,4021 двоичных единиц.

2. Максимальное количество информации, передаваемое по одному каналу в единицу времени

С = 88 (1-0,4021) = 52,6

3. Максимальное количество информации, которое может быть передано по двум каналам в единицу времени

52,6*2=105,2(дв.ед.)

3. С < Н(Х), т.к. 44,5 < 110, следовательно, передача информации без задержек невозможна.

Для передачи информации без задержек необходимо:

1. Использовать способ кодирования-декодирования;

2. Применять компаундирование сигнала;

3. Увеличить мощность передатчика;

4. Применять дорогие линии связи с эффективным экранированием и малошумящей аппаратурой для снижения уровня помех;

5. Применять передатчики и промежуточную аппаратуру с низким уровнем шума;

6. Использовать для кодирования более двух состояний;

7. Применять дискретные системы связи с применением всех посылок для передачи информации.

2.5 Расчет и оценка достоверности связи

Локальная предельная теорема.

Если вероятность осуществления события А в n независимых опытах постоянна и равна , то вероятность того, что в этих опытах событие А происходит ровно k раз, удовлетворяет соотношению

(2.4.)

где .

Другими словами, биноминально распределенная случайная величина асимптотически распределена нормально с параметрами a=np и .

Интегральная предельная теорема.

Пусть Х – биноминально распределенная случайная величина с параметрами n и p. (Следовательно, X можно интерпретировать как число осуществлений события A в n независимых испытаниях с в отдельном испытании.) Тогда равномерно относительно a и выполняется соотношение:

(2.5.)

Задание: Пусть задана вероятность передачи сообщения без искажения р=0,007. Определить вероятность того, что среди переданных n = 10000 сообщений k = 57 окажется без искажений. При тех же условиях определить вероятность того, что из n = 10000 сообщений не более Х = 88 искажено.

Дано: р = 0,007; n = 10000; k = 57.

Определить: Р (n, k)

Решение:

1.

По табл.2 находим φ (1,56) = 0,1185

2. Вероятность того, что именно 88 из 10000 сообщений будут переданы без искажений:

Дано: р = 0,007; n = 10000; Х = 88.

Определить: Р (Х ≤ 88)

Решение:

1)

2)По табл. 3 находим ,

3) Таким образом, . Т.е. из 10000 сообщений вероятность искажения не более 88 сообщений составляет 0,9916.

Таким образом, из двух рассмотренных выше заданий, можно сделать вывод, что вероятнее всего будет искажено меньшее количество сообщений из 10000 переданных, т.е. достоверность связи достаточно высокая.

Для повышения уровня достоверности связи применяются следующие способы:

1. Применение корректирующих кодов с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок (код Хемминга);

2. Снабжение основного канала дополнительным вспомогательным каналом небольшой пропускной способности – обратным каналом;

3. Включение в состав аппаратуры передачи данных устройств защиты от ошибок;

4. Использование таких оконечных устройств, как ЭВМ, мультиплексоры передачи данных и программируемые абонентские пункты;

5. Дублирование передаваемой информации по нескольким трактам передачи с независимыми замираниями уровня сигнала;

6. Использование помехозащищенных каналов связи.

2.6 Разработка схемы служебной связи для управления подчиненными подразделениями.

Схема-приказ подвижному центру связи составляется командиром ОГ на основании распоряжения по связи в соответствии с требованиями Руководства по эксплуатации стационарных узлов связи ВС (РЭСУС-92).Составляется ламельным способом (таблица).

На схеме связи изображаются:

- командные пункты и взаимодействующие силы;

- направление связи с указанием радиосетей и радионаправлений;

-рода и виды связи в радионаправлениях и радиосетях с указанием используемой на узле аппаратуры связи, размещения ее на боевых постах.

Схема-приказ подписывается командиром ОГ, согласовывается с начальником связи соединения и утверждается старшим руководителем спасательной операции.

В ходе операции отрабатываются несколько задач на различных этапах, с различными силами и пунктами управления, может быть составлено несколько схем-приказов для каждого из этапов отдельно.

Заключение

Сегодня в мире происходят природные и техногенные аварии, катастрофы с гибелью людей, с потерей материальных ценностей, с серьезными нарушениями экологии и т.д. С развитием цивилизации участились техногенные катастрофы и чрезвычайные ситуации, они происходят постоянно. К сожалению, как ни готовиться к чрезвычайным ситуациям, они всегда неожиданны и требуют незамедлительного действия. Одной из важнейших составляющих организации мероприятий по ликвидации последствий кризисной ситуации, как и любой операции, является организация связи между подразделениями, задействованными в аварийно-спасательных работах.

В данной курсовой работе ставилась задача разработки модели организации связи на Балтийской Косе м. Высокий с оперативным штабом в п.Заостровье м.Гвардейский и группой ликвидации на оз.Виштынецкое для осуществления аварийно-спасательных работ. В процессе решения поставленных задач были выявлены следующие проблемы:

1) При заданных условиях между группами №1 и №2 радиосвязи нет из-за действия помех. Было предложено увеличить мощность передатчика сигнала в 4 раза, чтобы установить связь между группами.

2) Передача сообщений без задержек и искажений невозможна.

Для увеличения пропускной способности канала были предложены следующие способы: использование для кодирования информации более двух состояний; применение логического кодирования с архивированием информации; использование дискретных систем связи; увеличение количества состояний информационного сигнала.

3) Передача информации с искажениями без задержек невозможна.

Для передачи информации без задержек можно применить следующие меры: использовать способ кодирования-декодирования; применять компаундирование сигнала; увеличить мощность передатчика; применять передатчики и промежуточную аппаратуру с низким уровнем шума; использовать для кодирования более двух состояний; применять дискретные системы связи с применением всех посылок для передачи информации.

Для организации связи было выбрано два вида связи – радиорелейная и тропосферная. Радиорелейная связь применяется между ОШ(п.Заостровье) и оперативной группой №1(Балтийская коса). Тропосферная – между группой №1 и группой №2(оз.Выштинец).

Преимущества радиорелейной связи:

- многоканальность, высокая пропускная способность;

- дуплексность каналов и трактов;

-строгая нормированность качественных показателей и электрических характеристик каналов и трактов, низкий уровень в них шумов и помех.

- экономическая выгода;

- быстрота развертывания линий;

- могут быть проложены оперативно в сложных географических условиях;

- радиорелейные линии практически не требуют обслуживания.

Недостатки радиорелейной связи:

-необходимость обеспечения прямой геометрической видимости между антеннами соседних станций (использование промежуточных станций для связи на большие расстояния - это причина снижения надежности и качества связи);

- необходимость использования высокоподнятых антенн;

- громоздкость аппаратуры;

- сложность в строительстве радиорелейных линий в труднодоступной местности.

Радиорелейные средства позволяют осуществлять дуплексную, многоканальную телефонную, телеграфную, факсимильную и видеотелефонную связи при высоком их качестве и малой зависимости от времени года и суток, от атмосферных и местных электрических помех.

Таким образом, для связи между ОШ и группой №1 целесообразно выбрать именно радирелейную связь.

Тропосферные станции во многом аналогичны радиорелейным, но не требуют прямой видимости между антеннами корреспондентов, что позволяет размещать станции на расстоянии от 600 км друг от друга.

Применение спутниковой связи в данной курсовой работе нецелесообразно по экономическим соображениям.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что задачи курсовой работы отработаны: были проведены расчет и оценка связи, выявлены проблемы в организации связи и предложены методы их устранения, разработаны схема-приказ подвижному центру связи, схема служебной связи, оформлена карта обстановки.

Список использованной литературы

1) Ю.А.Наруш Учебно-методическое пособие Обоснование организации связи в районе чрезвычайной ситуации. – Калининград, 2010

2) Руководство по организации оперативно-технической службы на узлах связи. – М: ВИ, 1992.

3) В.В.Крухмалев, В.Н.Гордиенко Основы построения телекоммуникационных систем и сетей. – Телеком, 2004.

4) А.С.Немировский Радиорелейные и спутниковые системы передачи. – М: Радио и связь, 1986.