Введение

Автоматическое установление связи, обычно известное как ALE, является общепринятым мировым стандартом для цифрового инициирования и поддержания радиосвязи на высоких частотах (ВЧ). ALE – это функция в ВЧ-трансивере, позволяющая радиостанции устанавливать контакт или создавать канал связи с другой ВЧ-радиостанцией или сетью станций. Оно предназначено для обеспечения надежного и быстрого способа вызова и соединения в условиях постоянно меняющейся ВЧ-ионосферной обстановки, помех при приеме и совместного использования перегруженных или занятых ВЧ-каналов.

Механизм

Автономное радио ALE объединяет в себе HF SSB-трансивер с внутренним микропроцессором и MFSK-модемом. Оно программируется с уникальным ALE-адресом, аналогичным номеру телефона (или, в более новых поколениях, именем пользователя). Когда HF SSB-трансивер не находится в активном контакте с другой станцией, он постоянно сканирует список HF-частот, называемых каналами, прослушивая любые сигналы ALE, передаваемые другими радиостанциями. Он декодирует вызовы и зондирующие сигналы, отправленные другими станциями, и использует битовую ошибку для хранения оценки качества для данной частоты и адреса отправителя. Чтобы связаться с конкретной станцией, вызывающий абонент вводит ALE-адрес. На многих радиостанциях ALE это похоже на набор телефонного номера. Контроллер ALE выбирает лучший доступный свободный канал для этого адреса назначения. После подтверждения, что канал действительно свободен, он отправляет короткий селективный вызывной сигнал, идентифицирующий предполагаемого получателя. Когда удаленная сканирующая станция обнаруживает активность ALE, она прекращает сканирование и остается на этом канале, пока не сможет подтвердить, предназначен ли вызов для нее. Контроллеры ALE обеих станций автоматически выполняют рукопожатие для подтверждения установления связи достаточного качества, а затем уведомляют операторов об установлении связи. Если вызываемый абонент не отвечает или рукопожатие не удается, исходящий узел ALE обычно выбирает другую частоту, либо случайным образом, либо, основываясь на более или менее сложных предположениях. При успешном установлении связи принимающая станция обычно издает звуковой сигнал и визуальное предупреждение оператору, указывая на входящий вызов. Она также отображает позывной или другую идентификационную информацию связанной станции, аналогично определителю номера. Оператор затем разблокирует микрофон и отвечает на вызов, после чего может вести обычный разговор или согласовывать канал передачи данных с использованием голосовой связи или встроенного в ALE формата коротких текстовых сообщений. В качестве альтернативы, цифровые данные могут передаваться через встроенный или внешний модем (например, STANAG 5066 или MIL STD 188 110B серийный тональный модем) в зависимости от потребностей и доступности. Встроенная в ALE функция обмена текстовыми сообщениями может использоваться для передачи коротких текстовых сообщений в качестве "orderwire" для координации операторами внешнего оборудования, такого как телефонные мосты или не встроенные цифровые каналы связи, или для коротких тактических сообщений. Первые контроллеры семейства ALE были внешними блоками, устанавливаемыми в стойку, и подключаемыми для управления военными радиостанциями, и редко были совместимы между разными производителями. Различные методы и проприетарные протоколы цифровой сигнализации использовались разными производителями в ALE первого поколения, что приводило к несовместимости, особенно для федеральных органов США. В 1980-х годах военные и другие структуры правительства США начали устанавливать первые устройства ALE, используя продукты контроллеров ALE, разработанные в основном американскими компаниями. Основным применением в течение первых 10 лет использования ALE были правительственные и военные радиосистемы, а ограниченная клиентская база в сочетании с необходимостью соответствия стандартам MILSPEC поддерживала цены на чрезвычайно высоком уровне. Со временем спрос на возможности ALE расширился, и к концу 1990-х годов большинство новых правительственных HF-радиостанций, приобретаемых, были разработаны для соответствия, по крайней мере, минимальному стандарту совместимости ALE, что делало их пригодными для использования со стандартным оборудованием узлов ALE. Радиостанции, реализующие как минимум минимальную функциональность узла ALE в качестве опции, встроенной в радиостанцию, стали более распространенными и значительно более доступными. По мере принятия стандартов другими правительствами по всему миру, все больше производителей стали выпускать конкурентоспособные HF-радиостанции для удовлетворения этого спроса. Необходимость взаимодействия с правительственными организациями побудила многие неправительственные организации (НПО) хотя бы частично принять стандарты ALE для связи. По мере распространения невоенного опыта и снижения цен другие гражданские организации начали использовать 2G ALE. К 2000 году во всем мире было достаточно гражданских и правительственных организаций, использующих ALE, чтобы она стала де-факто стандартом совместимости HF в ситуациях, когда возмона предварительная координация каналов и адресов. В конце 1990-х годов третье поколение 3G ALE со значительно улучшенными возможностями и производительностью было включено в MIL STD 188 141B, сохраняя обратную совместимость с 2G ALE, и было принято в NATO STANAG 4538. Уровень внедрения 3G ALE среди гражданских и неправительственных организаций значительно ниже, чем у 2G ALE, из-за высокой стоимости по сравнению с избыточным или начального уровня оборудованием 2G, а также значительно возросшей сложности системы и планирования, необходимой для реализации преимуществ, присущих спецификации 3G. Для многих вооруженных сил, чьи потребности в максимальной внутриорганизационной пропускной способности и емкости постоянно испытывают существующие системы, дополнительная стоимость и сложность 3G являются менее проблематичными.

Надежность

ALE обеспечивает быструю незапланированную связь и передачу сообщений, не требуя сложных центров обмена сообщениями, множества радиостанций и антенн или высококвалифицированных операторов. Устранение этих потенциальных источников сбоев значительно повышает надежность и устойчивость тактического процесса связи. Эффект выходит за рамки простого усиления существующих средств связи: такие средства, как вертолеты, оснащенные радиостанциями ALE, теперь могут надежно поддерживать связь в ситуациях, когда экипаж слишком занят для работы с традиционной радиосвязью за пределами прямой видимости. Эта возможность обеспечения тактической связи в условиях, когда использование специализированных обученных операторов и оборудования нецелесообразно, часто считается основным преимуществом ALE. ALE – ключевой фактор повышения совместимости между организациями. Позволяя одной станции почти одновременно участвовать в нескольких различных КВ-сетях, ALE обеспечивает удобный обмен сообщениями и мониторинг между организациями без необходимости выделения отдельного оборудования и операторов для каждой организации-партнера. Это значительно снижает требования к персоналу и оборудованию, позволяя небольшим мобильным или портативным станциям участвовать в нескольких сетях и подсетях. В результате повышается устойчивость, снижается уязвимость, улучшается способность эффективно передавать информацию и возможность быстро добавлять или заменять точки связи по мере изменения обстановки. В сочетании с методами распространения радиоволн с почти вертикальным углом падения (NVIS) и достаточным количеством каналов, распределенных по спектру, узел ALE может обеспечить более 95% успешного установления соединения с первого вызова, что почти соответствует системам спутниковой связи (SATCOM). Это значительно надежнее, чем инфраструктура сотовой связи во время стихийных бедствий или войн, при этом сама система в значительной степени защищена от подобных факторов.

Технические характеристики 3G

Более новые стандарты ALE, называемые 3-м поколением или 3G ALE, используют точную синхронизацию времени (с помощью определенного протокола синхронизации времени, а также возможности использования часов, синхронизированных по GPS) для обеспечения более быстрого и надежного установления связи. Благодаря синхронизации время установления связи может быть сокращено до менее чем 10 секунд. Сигнал 3G ALE модема также обладает повышенной устойчивостью и способен работать в менее благоприятных канальных условиях, чем 2G ALE. Группы ожидания, ограниченное количество позывных и более короткие импульсные передачи обеспечивают более быстрые интервалы сканирования. Все станции в одной группе сканируют и принимают каждый канал одновременно, в одно и то же временное окно. Несмотря на то, что 3G ALE более надежен и значительно повышает эффективность использования каналов, наличие большого количества установленных радиосистем 2G ALE и широкая доступность относительно недорогого (часто бывшего военного) оборудования сделали 2G базовым стандартом для глобальной совместимости.

Основа для коммуникаций по операционной совместимости на высоких частотах

Взаимодействие является критически важным вопросом для различных организаций, использующих радиосвязь для удовлетворения потребностей. Во многом благодаря широкому распространению 2G ALE, он стал основным способом обеспечения взаимодействия на коротких волнах между государственными и негосударственными организациями, занимающимися оказанием помощи при стихийных бедствиях и аварийно-спасательными коммуникациями, а также радиолюбителями-волонтерами. С увеличением использования цифровых технологий в коммуникационном оборудовании возникла потребность в универсальном цифровом стандарте вызова, и ALE заполнил этот пробел. Практически все крупные мировые производители радиостанций коротковолнового диапазона производят радиостанции ALE по стандарту 2G, чтобы удовлетворить высокий спрос на соответствие новых установок радиосистем этому стандартному протоколу. Разрозненные организации, которые ранее использовали несовместимые методы радиосвязи, получили возможность осуществлять вызовы и общаться друг с другом, используя общую платформу 2G ALE. Некоторые производители и организации – в одних случаях это было успешно, а в других использование проприетарных преамбул или встроенных команд приводило к проблемам совместимости.

Тактическая коммуникация и управление ресурсами

АЛЭ является удобным средством связи за пределами прямой видимости. Изначально разработанный для удовлетворения военных нужд, АЛЭ полезен для многих организаций, которым необходимо управлять подразделениями, рассредоточенными на больших расстояниях. Иммиграционная и таможенная служба США и береговая охрана США входят в состав сети прибрежного контроля за соблюдением таможенных правил (COTHEN), представляющей собой сеть, соответствующую стандарту MIL STD 188 141A ALE. Все вооруженные силы США используют несколько аналогичных сетей. Кроме того, любители коротковолнового радио фиксируют списки частот и позывных для военных и охранных подразделений многих стран, а также для сетей, используемых компаниями, занимающимися разведкой и добычей нефти, и коммунальными службами в различных странах.

Связь в чрезвычайных ситуациях / стихийных бедствиях или чрезвычайных ситуациях

Системы радиосвязи ALE используются как для региональных сетей высокой частоты, так и для обеспечения взаимодействия по ВЧ в службах экстренного реагирования и оказания помощи при стихийных бедствиях, а также в военных и охранных структурах. Организации, занимающиеся ликвидацией последствий чрезвычайных ситуаций, используют ALE для реагирования на события в мире, когда обычные средства связи могут быть временно перегружены или повреждены. Во многих случаях ALE служит альтернативным резервным каналом для организаций, которым может потребоваться реагировать на ситуации, связанные с потерей обычной связи. Землетрясения, штормы, извержения вулканов, а также перебои в электроснабжении или в работе коммуникационной инфраструктуры – типичные ситуации, когда организации считают использование ALE необходимым для обеспечения своей деятельности. Сети ALE широко распространены среди организаций, участвующих в реагировании на чрезвычайные ситуации, такие как: стихийные и техногенные катастрофы, сбои в транспортной, энергетической или телекоммуникационной системах, военные действия, миротворческие или стабилизационные операции. К организациям, использующим ALE для управления в чрезвычайных ситуациях, оказания помощи при стихийных бедствиях, обычной связи или реагирования на нештатные ситуации, относятся: Красный Крест, FEMA, мобильные медицинские группы при стихийных бедствиях, НАТО, Федеральное бюро расследований, Организация Объединенных Наций, AT&T, Гражданский воздушный патруль, SHARES, Агентство по управлению чрезвычайными ситуациями штата Калифорния (CalEMA), другие управления экстренных служб или агентства по управлению чрезвычайными ситуациями штатов США, а также Служба экстренной радиосвязи радиолюбителей (ARES). Возрастающая потребность в мгновенной связи для логистического и тактического обеспечения реагирования на стихийные бедствия, как, например, после цунами в Индийском океане в 2004 году, привела к тому, что МСЭ предпринял шаги по поощрению стран всего мира к смягчению ограничений на подобные виды связи и перемещение оборудования через границы во время катастрофических бедствий. Глобальные конференции IARU по вопросам экстренной радиосвязи (GAREC) и глобальные учебные тревоги IARU по моделированию чрезвычайных ситуаций включают в себя использование ALE.

Использование в любительском радио

Радиолюбители начали эпизодическое использование ALE в ограниченном режиме в начале и середине 1990-х годов, используя коммерческие радиостанции ALE и контроллеры ALE. В 2000 году стал доступен первый широко распространенный программный контроллер ALE для персонального компьютера, PCALE, и радиолюбители начали создавать станции на его основе. В 2001 году были организованы первые координированные глобальные сети ALE для международного любительского радиосвязи. В августе 2005 года радиолюбители, обеспечивавшие связь для пунктов временного размещения Красного Креста в чрезвычайных ситуациях, использовали ALE для операций по ликвидации последствий стихийного бедствия во время урагана Катрина. После этого события радиолюбители разработали более постоянные сети ALE для экстренной и аварийной связи, включая подключение к Интернету, с акцентом на взаимодействие между организациями. Система автоматического установления связи HFLink для радиолюбителей использует открытый сетевой протокол, позволяющий всем радиолюбителям и радиолюбительским сетям по всему миру участвовать в ALE и совместно использовать одни и те же каналы ALE законно и совместимо. Радиолюбители могут использовать её для вызова друг друга для голосовой или передачи данных.

Адаптация на радиолюбителей

Радиолюбители часто предоставляют средства связи при локальных, региональных, национальных и международных чрезвычайных ситуациях и стихийных бедствиях.

Стандартные конфигурации

Примечание Конфигурационный стандарт1 Система ALE MIL STD 188 141B; FED 1045 (8FSK, полоса пропускания 2 кГц)2 Продолжительность передачи Оптимальное время вызова 15 секунд; или преамбула 15 секунд.3 Скорость сканирования 1, 2 или 5 каналов в секунду. Минимальное время удержания 120 миллисекунд на канал для ALE и 300 миллисекунд для selcall.4 Интервал зондирования 60 минут или более (для одного и того же канала)5 Центральная частота звукового сигнала 1625 Гц для цифрового режима текста и данных6 Стандарт обмена сообщениями AMD (автоматическое отображение сообщений) Универсальная короткая текстовая рассылка7 Тип зондирования TWS Sounding (This Was Sound) 8 Время настройки 3000 миллисекунд или приблизительно 3 секунды.