1.3. Содержательная постановка решаемых в работе задач

Проведённая в п.1.2 классификация известных способов обеспечения права преимущественного использования частот и анализ возникающих при их применении проблем частотного планирования позволяет выделить три основные группы задач присвоения частот в полосах преимущественного использования:

группа А – задачи оптимального присвоения частот в полосах, право преимущественного использования которых обеспечивается установлением категорий приоритетности радиослужб (задачи А_1.1.1, А_1.1.2, А_1.1.3 на рис.1.1);

группа В - задачи оптимального присвоения частот в полосах, право преимущественного использования которых обеспечивается установлением частотно-пространственных ограничений (задачи В_1.2.1, В_1.2.2, В_1.2.3 на рис.1.1);

группа С – задачи динамического присвоения частот, право преимущественного использования которых устанавливается и корректируется в процессе функционирования РЭС в соответствии с изменениями радиоэлектронной обстановки (задачи С_2.1.1, С_2.1.2 на рис.1.1).

Ниже даётся содержательная постановка каждой из указанных выше задач.

В известном виде [24] типовая формулировка задачи оптимального присвоения частот представляется следующим образом. Задано:

• состав РЭС (в общем случае разнородных по типу), их размещение в рассматриваемом районе, а также технические характеристики, влияющие на их электромагнитную совместимость (ЭМС);

• множество доступных заданным РЭС частотных присвоений;

• априорно заданные и не подлежащие изменению частотные присвоения для ряда рассматриваемых РЭС;

• условия взаимовлияния РЭС в группе (в случае, когда существенными являются лишь помехи по основным, внеполосным и побочным каналам приёма, условия взаимовлияния РЭС задаются соответствующими значениями защитных отношений сигнал/помеха либо нормами частотно-территориального разноса).

Требуется произвести частотные присвоения РЭС группы таким образом, чтобы было исключено взаимовлияние РЭС, выполнены все установленные ограничения, а некоторая целевая функция достигала экстремума (минимума или максимума).

Выбор вида целевой функции при решении задачи оптимального присвоения частот определяется, прежде всего, стремлением к повышению эффективности использования радиочастотного спектра. Как было отмечено в [40], наиболее актуальной проблемой повышения эффективности использования спектра в настоящее время является проблема интенсификации совместного использования освоенных и уже достаточно загруженных диапазонов частот с тем, чтобы расширить круг их пользователей. Целью при этом является минимизация необходимого количества частот для заданной совокупности РЭС либо, если исходное множество частот жёстко лимитировано, – максимизация числа РЭС в группе, которые получат частотные присвоения. Поскольку в большинстве практических случаев используемый частотный ресурс жёстко лимитирован, максимизация числа РЭС, получивших частотные присвоения, является наиболее адекватной целевой функцией при решении задачи оптимального присвоения частот. В зависимости от способа обеспечения права преимущественного использования частот форма задания целевой функции имеет свои особенности. В соответствие с типовой формулировкой ниже дается содержательная постановка каждой из указанных в разделе 1.2 (рис.1.1) задач, решаемых в монографии.

Задача А_1.1.1 - оптимальное присвоение частот РЭС на первичной и вторичной основе. Задано:

• множество развёртываемых в рассматриваемом районе разнородных по типу РЭС с указанием их размещения, множества доступных им частотных присвоений и категории приоритетности использования частот (первичная или вторичная основа);

• нормы частотно-территориального разноса для развёртываемых РЭС.

Требуется: присвоить частоты максимальному числу развёртываемых РЭС на первичной основе, по возможности снижая при этом число РЭС вторичной основы, подверженных воздействию помех; при условии, что частоты присвоены всем РЭС на первичной основе, присвоить по возможности без помех от них частоты максимальному числу развёртываемых РЭС вторичной основы; при условии, что частоты присвоены всем РЭС; минимизировать количество используемых частот.

Изложенная формулировка задачи детализирует высказанное выше (п.1.2) утверждение, что фактор преимущественного использования частот в полосах с установленными категориями приоритетности радиослужб обуславливает необходимость введения нескольких последовательно выполняемых целевых функций при решении задачи оптимального присвоения частот. Это, в первую очередь, и определяет новизну в постановке задач оптимального присвоения частот в полосах, право преимущественного использования которых обеспечивается установлением категорий приоритетности радиослужб.

Содержательная постановка задачи А_1.1.2 аналогична предыдущей, так как первичная и разрешенная основы имеют идентичную приоритетность по отношению ко вторичной основе.

Задача А_1.1.3 - оптимальное присвоение частот в группе РЭС с произвольным числом категорий приоритетности (обобщение задач А_1.1.1 и А_1.1.2). Задано:

• множество развёртываемых в рассматриваемом районе разнородных по типу РЭС с указанием их размещения, множества доступных им частотных присвоений и категорий приоритетности;

• нормы частотно-территориального разноса для развёртываемых РЭС;

• правовой статус РЭС, использующих частоты при произвольном числе категориями приоритетности (рис.1.2).

Требуется: присвоить частоты максимальному числу развёртываемых РЭС первого приоритета, по возможности снижая при этом число РЭС низшего приоритета, подверженных воздействию помех; при условии, что частоты присвоены всем РЭС первого приоритета, присвоить частоты максимальному числу развёртываемых РЭС второго приоритета без помех от РЭС первого приоритета; и т.д. … (для i-го приоритета)…; при условии, что частоты присвоены всем развёртываемым РЭС, не имеющим низшего приоритета, присвоить частоты без помех от этих РЭС максимальному числу развёртываемых РЭС низшего приоритета; при условии, что частоты присвоены всем РЭС, минимизировать количество используемых частот.

Задача В_1.2.1 - оптимальное присвоение частот развёртываемым РЭС при априорно заданных частотных присвоениях существующим РЭС. Задано:

• множество существующих в рассматриваемом районе разнородных по типу РЭС, их размещение и частотные присвоения, не подлежащие изменению при последующем частотном планировании;

• множество и размещение дополнительно развёртываемых в этом районе РЭС с указанием множества доступных им частотных присвоений;

• нормы частотно-территориального разноса для существующих и развёртываемых РЭС.

Требуется произвести присвоение частот максимально возможному числу развёртываемых РЭС либо, если частоты присвоены всем РЭС, минимизировать количество используемых частот.

Задача В_1.2.2 – присвоение частот развёртываемым системам сотовой связи при заданных органами радиочастотной службы постоянных частотных ограничениях. Задано:

• множество развёртываемых базовых станций сотовой связи в рассматриваемом районе, их размещение, технические характеристики, влияющие на ЭМС;

• постоянные частотные ограничения для каждой базовой станции в интересах обеспечения их ЭМС с приоритетными РЭС систем государственного управления;

• защитные отношения сигнал/помеха при различных частотных разносах базовых станций.

Требуется: произвести присвоение частот максимальному количеству базовых станций либо, если частоты будут присвоены всем станциям, минимизировать количество использованных частот.

Задача В_1.2.3 – переприсвоение частот существующим неприоритетным РЭС для минимизации числа временных запретов. Задано:

• множество существующих в рассматриваемом районе РЭС, их размещение и доступные им полосы частот;

• полосы частот, установленные для введения в рассматриваемом районе временных запретов на излучение;

• нормы частотно-территориального разноса для существующих РЭС.

Требуется: переприсвоить частоты существующим РЭС в рассматриваемом районе таким образом, чтобы минимизировать число временных запретов для них; при условии, что число временных запретов на излучение минимизировано, минимизировать количество переприсвоений частот существующим РЭС.

Задача С_2.1.1 – оценка эффективности одиночного и группового динамического присвоения частот сетям УКВ радиосвязи. Задано:

• множество сетей УКВ радиосвязи, работающих в общей полосе частот в заданном территориальном районе, их размещение;

• множество доступных им номиналов частот;

• параметры временных потоков включения сетей связи в работу;

• радиус зоны взаимовлияния абонентских станций различных сетей при работе на совпадающих частотах.

Требуется: оценить эффективность одиночного и группового динамическое присвоения частот сетям радиосвязи по величине требуемого числа частотных каналов.

Задача С_2.1.2 – оценка эффективности динамического присвоения частот в системе сотовой связи с переменным трафиком. Задано:

• сеть базовых станций сотовой связи стандарта GSM с указанием их размещения и основных технических характеристик, влияющих на ЭМС;

• выделенная для системы связи сетка частотных каналов и установленные радиочастотным органом постоянные частотные ограничения для каждой базовой станции;

• защитные отношения сигнал/помеха при различных частотных разносах базовых станций;

• характеристики локального изменения трафика для отдельных базовых станций и количество дополнительных трансиверов, которые могут подключаться к работе на этих станциях.

Требуется: оценить эффективность динамического присвоения частот сетям сотовой связи стандарта GSM с приоритетом трансиверов в зонах с эпизодическим повышением трафика.