|
|
  |
Главная страница / Архитектура отрасли На пути к совместимостиВ процессе развития сетей сотовой связи стандарта GSM-1800 в России выявилась проблема их электромагнитной совместимости (ЭМС) с радиоэлектронными средствами (РЭС) фиксированной связи, работающими в совпадающих полосах частот. Это произошло вследствие исторически сложившегося несоответствия национального и международного спектров распределения радиочастот. Наиболее сложная ситуация сложилась в Уральском федеральном округе, где радиорелейная связь наиболее выгодна в силу географических и климатических условий и используется очень широко. На территории округа в данный момент построена разветвленная сеть магистральных, внутризоновых, ведомственных и технологических радиорелейных линий, большое количество которых работает в диапазоне 1,8–2,1 ГГц. К началу третьего тысячелетия темпы развития сетей GSM-1800 в регионе стали снижаться из-за нехватки частотного ресурса. Такая ситуация возникла вследствие целого ряда ограничений на использование частотных каналов, установленных радиочастотными органами для обеспечения их ЭМС с радиорелейными станциями, которые используют совпадающие полосы частот на первичной основе. Тем не менее, даже при наличии достаточно жестких ограничений обоснованных теоретическими расчетами при экспертизе радиочастотных заявок, наблюдалось совокупное влияние передатчиков сетей сотовой связи, вследствие чего возникновение непреднамеренных помех в радиоприемных устройствах РРС стало неизбежным. В отдельных случаях помехи не только приводили к ухудшению качества работы РРС, но и полностью исключали возможность их нормального функционирования. Операторы сотовой связи косвенно признавали вероятность возникновения помех и выражали готовность к участию в решении данных проблем. Однако понимание ее глубины отсутствовало, как не было и возможности определить степень воздействия и выяснить принадлежность непреднамеренных помех той или другой сети. Следовательно, за общими разговорами не последовало конкретных действий. Ключевая роль в решении проблемы принадлежит руководству Радиочастотного центра Уральского Федерального округа, в первую очередь ее генеральному директору, Борису Михайловичу Егорову. Благодаря его настойчивости были преодолены межведомственные разногласия, консолидированы усилия операторов сотовой и фиксированной связи, привлечены научно-технические организации для разработки и последовательной реализации программы мер по обеспечению условий ЭМС сетей сотовой связи GSM-1800 и РЭС фиксированной службы. Предприятие «Национальное РадиоТехническое Бюро» (НРТБ) с самого начала участвует в этих работах как научно-техническая организация, специализирующаяся на решении проблем ЭМС. Совместно с РЧЦ Уральского федерального округа НРТБ разработала методологию проведения натурных испытаний на ЭМС вышеуказанных РЭС. Заказчиком работ выступили операторы сотовых сетей «БиЛайн» и «МегаФон». Методология баз режимов работы радиочастотных трактов, измерении в них мощности полезных сигналов и суммарной мощности помех, создаваемых передатчиками сотовых сетей. Она позволяет количественно определить степень воздействия помех на разнообразные типы РРС, использующие различные виды модуляции полезных сигналов и методы их обработки. Практическая апробация предложенных методов состоялась в ходе натурных испытаний по определению условий обеспечения ЭМС вышеуказанных сотовых сетей и РРС филиала ФГУП РТРС «Свердловский ОРТПЦ» и Уральского филиала ОАО «Ростелеком». Достоверность результатов испытаний обеспечивает функционирующая в структуре НРТБ испытательная лаборатория измерения параметров электромагнитной обстановки, оснащенная современными измерительными приборами. Лаборатория аккредитована в Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии в качестве технически компетентной. Для наибольшей информативности испытаний учеными и инженерами НРТБ созданы алгоритмы и специальное ПО математического моделирования электромагнитной обстановки, которые учитывают влияние всей группировки РЭС, функционирующих в совпадающих полосах частот на единой территории в зоне электромагнитной доступности исследуемых РРС. Программное обеспечение основано на использовании геоинформационных систем (ГИС-технологий) для повышения достоверности расчетов, при этом учитываются рельеф местности, свойства подстилающей поверхности, влияние атмосферы в приближении сферической слоисто-неоднородной среды. Первые же испытания показали сложность проблемы. РЭС фиксированной службы диапазона 1,8 ГГц, представленные в основном РРС старого парка типа «Курс-2М», «Пихта-2», Р-404, Р-414 и др., с современной точки зрения используют радиочастотный диапазон не эффективно. Например, для передачи лишь одного телевизионного ствола РРС «Курс-2М-2» задействует полосу частот около 50 МГц, что соизмеримо с полосой частот, выделяемых четырем операторам сотовой связи вместе взятым. Вследствие этого на РРС одновременно оказывают воздействие большое количество БС (АС) практически всех сотовых сетей региона. Разработанная НРТБ методология позволяет идентифицировать принадлежность излучений к той или иной сети, определить номера базовых станций, оказывающих наибольшие помехи, вплоть до номера сектора, измерить суммарную мощность непреднамеренных помех от сотовых сетей в радиочастотном тракте РРС, в том числе количественный «вклад» каждого оператора в суммарную помеху, степень совокупного влияния помех на качество работы РРС. На рисунке представлены математически обработанные результаты измерений, где различными цветами выделены суммарный спектр сигнала и помех, полезный сигнал РРС «Курс-2М-2» и составляющая помех от БС сотовой сети. В ходе натурных испытаний специалистам компании удалось решить проблемы ЭМС для ряда конкретных РРС и сотовых сетей путем оптимизации ЧТП или снижения мощности передатчиков БС, оказывающих наибольшую помеху. Практика показываетовых сетей воздействует на РРС, снижая качество их функционирования, а дальнейшее строительство и ввод в эксплуатацию новых базовых станций неизбежно усугубят эту проблему. В отдельных случаях уровень непреднамеренных помех оказывается настолько высоким, что выводит РПУ исследуемой РРС в нелинейный режим, даже с учетом глубины регулировки АРУ, и блокирует его. Таким образом, стало совершенно очевидно, что необходимо искать пути кардинального решения проблемы. Самый эффективный и, пожалуй, единственный способ – проведение организационно-технических мероприятий по переводу РРС в более высокие диапазоны частот и высвобождение диапазона 1,8 ГГц для сетей сотовой связи, что соответствует Решению ГКРЧ (Протокол №4/1 от 27.11.2000 г.) Операторы сотовой связи, получая достоверные результаты испытаний о своем «вкладе» в создание помех на той или иной РРС, имеют возможность принимать обоснованное решение об участии в реализации проектов по модернизации РРЛ и переводу их в другой диапазон и цифровой стандарт. Наиболее интересным примером реализации таких проектов является модернизация РРЛ Екатеринбург – Асбест филиала ФГУП РТРС «Свердловский ОРТПЦ». Сам по себе проект является уникальным и может служить экспериментальной проверкой возможности работы РРЛ стандарта STM-1 в диапазоне 7ГГц, использующей сложный вид модуляции сигнала QAM-128 при протяженности интервала более 50 км. Еще при проведении испытаний на РРС «Курс-2М-2» в диапазоне 1,8 ГГц было отмечено, что в предутренние часы происходят глубокие замирания сигнала на трассе распространения, протяженность которой составляет 54 км. Как же поведет себя сигнал в диапазоне 7 ГГц? Более того, при производстве расчетов качественных показателей радиолинии было установлено, что трасса имеет сложный рельеф и высота минимального «просвета» при определенных условиях рефракции близка к критической. Инженерами НРТБ была обоснована необходимость применения крупноапертурных антенн (диаметром 3,3 м) и метода пространственно разнесенного приема. Поскольку на указанном интервале нет возможности поставить промежуточный ретранслятор, было принято решение провести эксперимент по оценке качества радиолинии путем включения радиомодулей STM-1 на уже имеющиеся на опорах антенны диаметром 1,8 м. Эксперимент не дал однозначного результата, но, тем не менее, позволил обосновать возможность строительства такой РРЛ. В ходе производственных испытаний, проводимых после установки на оппозитных опорах по одной антенне диаметром 3,3 м, было отмечено, что при резкой смене температуры воздуха или осадках изменения условий рефракции приводили к замираниям сигнала. Лишь установка второй пары антенн и реализация пространственно разнесенного приема обеспечили стабильность и качество работы РРС. Практическая работа ЦРРЛ полностью подтвердила правильность расчетов. Рабочий проект и структура ЦРРЛ, включающая радиорелейное, мультиплексное и вспомогательное оборудовного сигнала, разработаны специалистами НРТБ на основе использования современного цифрового оборудования отечественного и зарубежного производства. Монтаж и наладку РРС, сложные операции по демонтажу антенн «Курс-2М-2» и установке параболических крупноапертурных антенн осуществляли высокопрофессиональные специалисты Свердловского ОРТПЦ и Уральского филиала ОАО «Ростелеком». Ввод в эксплуатацию высокоскоростной цифровой РРЛ Свердловского ОРТПЦ на интервале Екатеринбург – Асбест стал заметным событием и в масштабе ФГУП «Российская телевизионная и радиовещательная сеть». Торжественные мероприятия по случаю ее пуска посетили руководители РТРС. Новая ЦРРЛ способна транслировать несколько каналов цифрового телевидения и радиовещания высокого качества, большое количество телефонных каналов междугородной связи, а также обеспечивать транспортными потоками Е1 операторов сотовой связи. Выключение и демонтаж оборудования «Курс-2М», работавшего в течение десятилетий, и замена его на новое, соответствующее современным требованиям, позволили высвободить диапазон 1,8 ГГц для развития сетей сотовой связи стандарта GSM-1800 в столице Урала – Екатеринбурге и на территории Свердловской области. Заказчиками и участниками инвестиционного проекта стали сотовые операторы «Восток-Запад Телеком», «Уральский Джи Эс Эм» и «Уралтел». Реализация проекта стала возможной благодаря инициативе и конструктивному участию руководства РТРС, РЧЦ Уральского федерального округа, Свердловского ОРТПЦ, Уральского филиала ОАО «Ростелеком», НРТБ, компаний сотовой связи, и в первую очередь творческому подходу и упорному труду высококвалифицированных специалистов перечисленных организаций и предприятий. Специалистами РЧЦ Уральского федерального округа и НРТБ совместно проведены десятки натурных испытаний по определению условий ЭМС сотовых сетей и РРЛ различных операторов на территории округа. На основании их результатов разработаны и реализованы проекты по модернизации целого ряда РРЛ. В большинстве проектов операторы фиксированной связи сделали свой выбор в пользу оборудования отечественного производства. Это свидетельствует о том, что российские производители радиорелейного оборудования освоили выпуск продукции, соответствующей мировым стандартам. В том числе разработаны и проходят сертификацию высокоскоростные ЦРРС STM-1. В настоящее время для обеспечения электромагнитной совместимости сетей сотовой связи с радиоэлектронными средствами фиксированной службы НРТБ выполнены рабочие проекты и проведены работы по модернизации РРЛ в Свердловской, Челябинской, Тюменской, Вологодской, Воронежской, Ульяновской и других областях. В итоге сотовые операторы получили возможность эффективно использовать весь выделенный им частотный ресурс, а операторы РРЛ – современное цифровое оборудование для решения проблем, связанных с помехами. Главная страница / Архитектура отрасли |