Главная из них — обеспечение функционирования системы межбанковских расчетов — в соответствии с федеральным законом «О Центральном Банке Российской Федерации (Банке России)» возложена на ЦБ РФ. А для ее решения необходимы прием и передача не только формализованных банковских данных (платежных поручений, авизо, квитанций и т. п.), но и речевой и факсимильной информации, причем в режиме реального времени с высокой достоверностью и надежностью.

Однако существующие в стране каналы связи не удовлетворяли большинству требований данной задачи. Тогда и появилась, а сегодня уже становится реальностью идея создания надежной телекоммуникационной сети связи центрального аппарата ЦБ РФ с региональными управлениями и объектами финансовой деятельности, охватывающей все регионы России.

Предназначение системы диктовало особые требования, в числе которых не только возможность обмена формализованными данными, факсимильными сообщениями, организация телефонной связи, аудио- и видеоконференций. Такая сеть должна гарантировать высокую надежность и превосходное качество связи, а также поддерживать широкий спектр скоростей передачи информации. А уж о таких «естественных» атрибутах, как простота масштабирования (по параметрам числа пользователей и услуг), если речь идет о современных сетях, можно и не упоминать.

Рисунок 1. Структура сети спутниковой связи Банка России

Техническая реализация такой сети (рис. 1) — Единой телекоммуникационной банковской сети (ЕТКБС) — на сегодняшний день должна осуществляться с использованием современных систем связи и передачи данных: радиорелейных, волоконно-оптических, спутниковых. Последние не случайно занимают особое место в составе ЕТКБС. Спутниковые системы связи (ССС) и передачи данных способны обеспечить необходимую быстроту развертывания и реконфигурации системы, надежность и качество связи, независимость тарифов от расстояния, простоту в обслуживании и ремонте; по спутниковым каналам, обладающим высоким коэффициентом готовности, передаются практически любые виды трафиков.

Как известно, для ССС характерна высокая эффективность использования в районах со сложными природными и социально-политическими условиями. А если рассматривать ССС на базе VSAT, то одно из их главных достоинств — быстрые темпы наращивания ресурсов, что позволяет сократить временные и финансовые затраты на строительство наземных линий связи и в некоторых случаях отказаться от аренды наземных каналов. Немаловажно также, что услуги спутниковых сетей значительно дешевле услуг наземной связи.

Рисунок 2. Районы размещения земных станций ССС Банка России

ССС ЦБ РФ, построенная на базе VSAT-станций, предназначена для передачи данных и речи и проведения сеансов видеоконференц-связи между организациями и структурными подразделениями Банка России, расположенными на всей территории страны, включая труднодоступные регионы (рис. 2). В ее состав входят: космический сегмент, три выделенные сети спутниковой связи (ВССС) «Банкир-1», «Банкир-2» и «Банкир-3», а также система контроля и диагностики (СКД).

Пользователями сети (пока единственными) являются Главный вычислительный центр (ГВЦ) Банка России, расположенный в Москве, 78 Главных управлений (ГУ) и Национальных банков (НБ), расположенных в областных, краевых и республиканских центрах страны, и 1096 расчетно-кассовых центров (РКЦ), подчиняющихся ГУ (НБ) и размещенных в областях, краях и республиках РФ.

Космический сегмент

При определении конфигурации космического сегмента соблюдались два основных условия:

  • необходимая зона обслуживания должна формироваться в Кu- и С-диапазонах;
  • количество спутников-ретрансляторов в орбитальной группировке должно быть минимальным, а их частотно-энергетические характеристики — удовлетворять требованиям сети и параметрам земных станций (ЗС).

Кроме того, в орбитальной группировке необходимо обеспечить резервирование спутниковых емкостей и из соображений национальной безопасности использовать по возможности отечественные космические аппараты (КА). Сроки реализации проекта требовали готовности КА уже с января 1999 г.

Рисунок 3. Схема взаимодействия составных частей ССС Банка России

Конфигурация космического сегмента, выбранная с учетом сформулированных требований, включает три геостационарных КА (рис. 3), образующих два фрагмента ресурсов (Кu- и С-диапазонов). Первый фрагмент основан на использовании арендованных ресурсов трех стволов зарубежного спутника Intelsat 704, а второй — двух стволов отечественных «Ямал-100» и «Горизонт-33». Суммарная арендованная полоса составляет около 200 МГц (полоса, арендуемая на Intelsat 704, — более 160 МГц).

Разделение ССС на три выделенные ВССС обусловлено как масштабностью полноразмерной сети, так и поэтапным процессом ее создания. Они построены на единых принципах (соответствующих требованиям ЕТКБС), но различаются технической реализацией и алгоритмами функционирования.

Ключевым для всей ССС является район Подмосковья, на территории которого размещены центральные земные станции (ЦЗС) сетей «Банкир-1» и «Банкир-2» и станция связи с сетью «Банкир-3», а также антенные посты СКД. Система контроля и диагностики обслуживает всю ССС и обеспечивает согласованное функционирование выделенных сетей в составе ЕТКБС. Главный конструктор ССС Банка России — Унитарное государственное предприятие (УГП) Научно-производственный центр (НПЦ) «Спурт» (г. Зеленоград).

Земной сегмент

Земной сегмент ВССС, построенный в том числе и на станциях Кu-диапазона корпорации NEC и состоит (см. рис. 3) из ЦЗС, системы управления (СУ) сетью и региональных подсистем, в каждую из которых входят узловая земная станция (УЗС) и до 50 абонентских земных станций (АЗС). ЦЗС находится в зоне обслуживания КА. УЗС размещаются в ГУ (НБ) областей, краев и республик, а АЗС — в соответствующих РКЦ. Наличие на центральной ЗС двух антенных постов позволяет в случае необходимости работать с двумя КА одновременно. ССС полного состава будет включать около 1200 ЗС, причем их количество для сетей «Банкир-1», «Банкир-2» и «Банкир-3» соотносится примерно как 6:5:1. Сегодня развернуто уже более 600 ЗС (свыше 50% от общего числа), а в эксплуатации находятся около 300 станций (25% от общего числа). Существующая сеть предоставляет следующие услуги:

  • передача данных по протоколам Frame Relay и X.25;
  • телефонная связь через учрежденческие АТС;
  • видеоконференц-связь.
Рисунок 4. Топология подсистем передачи данных и речи

Передача данных осуществляется (рис. 4) по закрепленным спутниковым каналам (PAMA) на магистральном уровне и по спутниковым каналам с временным разделением (TDMA) и PAMA на региональном уровне.

Использование в сети спутниковых каналов с временным разделением позволило на 40% сократить арендуемую полосу частот, а также существенно уменьшить затраты на развертывание узловых ЗС в 11 региональных подсистемах, имеющих большое число станций.

Передача речи осуществляется по спутниковым каналам (см. рис. 4), предоставляемым по требованию (DAMA), с использованием технологии «каждый с каждым» по односкачковой (внутри ствола КА) и двухскачковой (между стволами КА) схемам.

Рисунок 5. Структурная схема ВССС «Банкир-1»

Этапы развертывания сети:
I этап (II кв. 1999 г.) — 240 ЗС
II этап (II кв. 2000 г.) — 280 ЗС
III этап (II кв. 2000 г.) — 1023 ЗС

В настоящее время в выделенной сети «Банкир-1» (рис. 5) развернуты и функционируют 34 региональные подсистемы (497 ЗС), из них находятся в опытной эксплуатации 18 региональных подсистем (242 ЗС). К концу 2000 г. сеть «Банкир-1», состоящая из 40 региональных подсистем (более 600 ЗС), будет развернута полностью.

Рисунок 6. Структурная схема ВССС «Банкир-2»

Этапы развертывания сети:
I этап (IV кв. 1999 г.) — 62 ЗС
II этап (IV кв. 2000 г.) — 201 ЗС
III этап (IV кв. 2001 г.) — 179 ЗС

Космический сегмент сети «Банкир-2» образуется арендованными ресурсами Ku-диапазона Intelsat 704 (рис. 6). Земной сегмент включает отечественные станции Ku-диапазона «Стела», разработанные УГП НПЦ «Элсов» (г. Зеленоград), которые производит ОАО «Ижевский радиозавод». Проектирование станций «Стела» осуществлялось по заказу Банка России.

Сеть развертывается на территории Центральной России и Северного Кавказа. Применяемые в ней методы многостанционного доступа, скорости передачи спутниковых каналов связи, возможности СУ и предоставляемые услуги почти не отличаются от аналогичных характеристик «Банкира-1».

Сеть создается поэтапно. На сегодняшний день завершено развертывание семи региональных подсистем (более 100 ЗС, 25% от общего числа ЗС «Банкира-2»). Идет подготовка к началу их опытной эксплуатации. Полностью развернутая сеть будет включать 29 региональных подсистем, т. е. свыше 450 станций.

Рисунок 7. Структурная схема ВССС «Банкир-3»

Этапы развертывания сети:
I этап (1999 г.) — 55 ЗС
II этап (2000 г.) — 46 ЗС

Космический сегмент выделенной сети «Банкир-3» (рис. 7) образуется арендованными ресурсами стволов отечественных КА «Ямал-100» и «Горизонт-33» (первый используется с конца прошлого года). Суммарная арендованная полоса составляет 35 МГц.

Земной сегмент сети включает станции С-диапазона корпорации NEC с антеннами, системами антиобледенения и наведения отечественного производства, разработанными Научно-производственным объединением прикладной механики имени академика М. Ф. Решетнева. ЦЗС сети размещается во Владивостоке и принадлежит АО «Восток-телеком». Сеть обслуживает объекты ЦБ РФ Дальневосточного региона (Приморский и Хабаровский края, Амурская, Сахалинская, Камчатская и Магаданская области, Еврейская и Чукотская автономные области, республика Саха-Якутия).

По техническим решениям сеть аналогична ВССС «Банкир-1», но имеет гораздо меньше ЗС. Для взаимодействия ЦЗС сети с ГВЦ ЦБ РФ используется спутниковый магистральный канал.

В настоящее время в опытной эксплуатации находится девять региональных подсистем (55 ЗС), но до конца года планируется ввести в строй 45 АЗС, а также центральную ЗС, принадлежащую ЦБ РФ.

Главным конструктором этой выделенной сети в составе ССС ЦБ РФ является АО «Восток-телеком» (г. Владивосток).

Рисунок 8. Структурная схема СКД

Важнейший элемент сети — система контроля и диагностики (рис. 8), которая осуществляет:

  • радиоконтроль каналов спутниковой связи;
  • тестирование каналов спутниковой связи при проведении ремонтно-восстановительных работ и техническом обслуживании ЗС, их развертывании и вводе в эксплуатацию;
  • анализ функционального состояния ССС, на основе которого вырабатываются рекомендации по режимам работы ЗС.

В процессе радиоконтроля проверяется правильность использования частотного ресурса КА, отслеживаются помехи и определяются попытки несанкционированного доступа к спутниковым каналам связи. Кроме того, контролируются параметры излучения ЗС и деградация качества каналов спутниковой связи из-за погодных и климатических условий.

В настоящее время СКД находится на этапе разработки, но в конце прошлого года в опытную эксплуатацию уже была сдана одна из подсистем радиоконтроля каналов спутниковой связи. Главный конструктор СКД — УГП НПЦ «Спурт».

Опыт эксплуатации

Развернутая часть сети эксплуатируется с 1999 г. Это 18 региональных подсистем (242 станции), принадлежащих «Банкиру-1», и девять (55 станций) относящихся к сети «Банкир-3», т. е. всего около 300 ЗС.

В целом сеть соответствует заданным тактико-техническим характеристикам. Однако выявлен и ряд факторов (см. таблицу), которые влияют на коэффициент готовности каналов спутниковой связи. Рассмотрим эти факторы, а также меры, предпринимаемые с целью исключения или уменьшения их негативного влияния.

Готовность космического сегмента. Указанный фактор весьма актуален для выделенной сети «Банкир-3», поскольку «Горизонт-33», давно исчерпавший срок активного существования, характеризуется значительным наклонением плоскости орбиты (5,50), что приводит для ряда ЗС к ежесуточным перерывам связи до 4,5 ч, а также отключением на 2 ч в сутки в течение трех месяцев в году арендованного ствола ретрансляции при прохождении зон затенения.

Дальневосточным подразделениям ЦБ остается надеяться и ждать, когда Государственное предприятие «Космическая связь» заменит «Горизонт-33» на другой, более современный КА (по плану — во втором квартале этого года).

Отказы оборудования ЗС и СУ спутниковых сетей. За истекший год было зафиксировано более 80 отказов оборудования, включая шесть отказов ПО системы управления «Банкира-1». Существенно ниже ожидаемой оказалась надежность антенно-волноводных трактов узловых станций «Банкира-1», а также приводов антенн ЗС «Банкира-3». Неисправности устранялись выездными ремонтными бригадами сервис-центра.

Среднее время восстановления оборудования в сетях «Банкир» строго регламентировано условиями работы пользователей и не должно превышать:

  • 3 ч для центральной ЗС и СУ;
  • 1 сут. для узловых станций;
  • 2 сут. для абонентских терминалов.

Однако в действительности оказалось, что к нормальному режиму работы удается приступить через большее время. Причины превышения сроков носили организационный характер.

Состояние инженерного оборудования на ЗС. Заданные условия функционирования ЗС (температура и влажность окружающей среды в помещении, электропитание, заземление и т. п.) обеспечиваются с помощью так называемого инженерного оборудования. За время эксплуатации зафиксировано более 20 его отказов в сети «Банкир-1», причем наиболее часто выходили из строя источники бесперебойного питания, реже — кондиционеры.

Поскольку отключение электропитания во многих регионах страны перестало быть редкостью и, более того, в последнее время приобрело массовый характер (свыше 500 случаев), было решено дооснастить ряд РКЦ не только оборудованием кондиционирования, но и дизель-генераторами.

Влияние погодных и климатических условий. То, что качество работы каналов спутниковой связи зависит от погодных и климатических условий, известно. Но в процессе эксплуатации ВССС «Банкир-1» было установлено, что влияние этих факторов весьма значительно и возникающие из-за них нарушения связи гораздо сильнее ожидаемых.

Для повышения устойчивости функционирования каналов спутниковой связи была организована служба сбора и обработки статистических данных о их нарушениях из-за атмосферных воздействий, а также разработаны и внедрены средства оперативного изменения запаса радиолиний в зависимости от погодных условий.

Поскольку зимой осадки в виде снега существенно ухудшают энергетические характеристики каналов спутниковой связи, было принято решение дооснастить антенны узловых станций сети «Банкир-1» системой антиобледенения.

Рисунок 9. Пример фиксации внешнего местного (а) и собственного (б) помеховых излучений

Влияние помеховых излучений (рис. 9). При эксплуатации «Банкира-1» средствами СКД зафиксировано 16 сигналов помех, три из которых обусловлены отклонением технических параметров ЗС от заданных, а остальные имели внешние источники. Например, помеховое излучение может возникать при нарушении технологической дисциплины проведения ремонтно-восстановительных работ (см. рис. 9,а), а также от радиорелейных станций (см. рис. 9,б).

Рисунок 10. Фиксация внешнего ретранслируемого помехового излучения

Влияние ретранслированного помехового излучения с изменяемой центральной частотой при наложении на канал общей сигнализации может нарушить работу всей сети (рис. 10).

Очевидно, что для безотказной работы сети необходимо не только контролировать технологическую дисциплину при развертывании новых ЗС, проведении ремонтно-восстановительных работ и техническом обслуживании уже имеющихся, но и принимать определенные меры (совместно с органами Госсвязьнадзора) для оперативного выявления источников помеховых излучений.

Влияние специфических условий в местах размещения ЗС. Иногда при размещении антенных постов не в полной мере учитываются условия местности (рельеф, соседние предметы и др.), которые не проявляются на начальном этапе развертывания сети, но в процессе эксплуатации приводят к трудно диагностируемым нарушениям связи. Для сетей «Банкир» этот фактор вылился в необходимость создания собственной базы данных с характеристиками местных условий для нормальной работы ЗС.

Режимы работы ЗС. Процесс развертывания ЗС, как правило, не совпадает со временем их сопряжения с наземным телекоммуникационным оборудованием и началом функционирования банковских приложений. Поэтому часто первоначально устанавливаемые режимы работы станции не в полной мере учитывают реальные характеристики наземного оборудования передаваемого трафика. Так, в Красноярском регионе в каналах АА/ТDМА была установлена слишком большая длина временного слота. Это привело к тому, что короткие пакеты служебного трафика и банковских приложений неэффективно использовали пропускную способность спутникового канала и возникала перегрузка оборудования узловой ЗС. Вывод: необходим тщательный анализ функционирования каналов с определением критических моментов работы на основании моделирования и испытаний.

Ошибки задания координат ЗС. Для расчета временных задержек приема пакетов по каналам общей сигнализации и АА/TDMA используются значения координат ЗС. За время эксплуатации «Банкира-1» было зафиксировано несколько случаев неверного задания координат, что вызывало ежесуточные нарушения работы соответствующих каналов спутниковой связи.

Нарушение наведения антенн. Согласно документации корпорации NEC, ее ЗС после ввода в эксплуатацию должны функционировать без технического обслуживания. Однако в сети «Банкир-1» было несколько случаев, когда наведение антенн ЗС на спутник ухудшилось, а значит, энергетические характеристики каналов спутниковой связи оказались заниженными.

Организация работы персонала. Абонентские терминалы не требуют операторского присутствия; их круглосуточная работа обеспечивается автоматически. Вместе с тем в небольших РКЦ ввиду отсутствия дежурной смены по окончании рабочего дня электропитание отключалось, а загрузка станции на следующий день не всегда заканчивалась успешно.

* * *

Опыт эксплуатации существующих сегментов сетей «Банкир» подтвердил возможность воплощения основных идей, принципов и, что самое главное, достижимость заложенных в проект системных характеристик и параметров каналов связи. Сегодня ССС Банка России является крупнейшей корпоративной спутниковой сетью не только в нашей стране, но и в Европе. Безусловно, ее назначение не предполагает широкого использования построенных каналов связи для коммерческого применения, но после окончательного ввода в эксплуатацию многие государственные структуры смогут работать вместе с организациями ЦБ РФ, а значит, есть шанс повышения оперативности управления экономикой страны и решения других государственных задач.

ОБ АВТОРАХ

Михаил Сенаторов — зам. председателя ЦБ РФ. Сергей Нагибин (nagibinS@gis.sbr.ru) — директор Учреждения «Глобальные информационные системы» Банка России. Валерий Соколов (sokolovV@gis.sbr.ru) — начальник управления сетей спутниковой связи Учреждения «Глобальные информационные системы» Банка России. Алексей Пахомов — зам.начальника управления сетей спутниковой связи Учреждения «Глобальные информационные системы» Банка России (pahomovA@gis.sbr.ru).

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями