Пособие Тарасов Дотолев Планирование сетей 2014

называются одночастотными (ОЧС). Отсутствие внутрисетевых помех в ОЧС достигается привязкой моментов начала передачи символов к единой шкале времени (см. рис.1.5) и правильным выбором защитного интервала. Он должен быть не меньше времени распространения радиосигнала между соседними станциями. В свою очередь, расстояние между станциями зависит от радиусов их зон обслуживания, которые в значительной степени определяются излучаемой мощностью, высотами подвеса антенн и параметрами передачи (вид модуляции, режим кодирования).

Существует множество возможных вариантов построения ОЧС, различающихся количеством, мощностью и расположением станций. Например, маломощные станции с небольшой высотой подвеса антенны могут использоваться для ликвидации «белых пятен» (областей тени и неуверенного приёма) в больших зонах обслуживания более мощных станций.

Использование ОЧС перспективно также в горных районах, граничащих с морем или равниной, поскольку позволяет значительно снизить расход дефицитного частотного ресурса многочисленными станциями, установленными в горах для обслуживания отдельных населённых пунктов , и в то же время исключить появление взаимных помех между этими станциями на открытых участках местности.

Одна из эталонных моделей ОЧС приведена в [4]. Преимуществами ОЧС являются более равномерное распределение напряжённости поля полезного сигнала в зоне обслуживания и более быстрое её спадание за пределами зоны. В качестве опор для подвеса передающих антенн станций ОЧС могут быть использованы имеющиеся высотные здания и сооружения или естественные возвышения на местности. Помимо уменьшения дефицитного частотного ресурса правильно спроектированная ОЧС позволяет получить значительный выигрыш по качеству приёма.

2.3.Основные параметры, используемые для планирования сетей

Основные термины, определения и сокращения, касающиеся планирования сетей наземного цифрового телерадиовещания приведены в Приложении 1.

Для планирования сетей цифрового телерадиовещания могут быть использованы принципы, изложенные в [10] и применяемые для планирования аналогового вещания [4]. Основные отличия будут заключаться в том, что планирование цифрового вещания ведётся по проценту мест, отличному от

21

50%, а влияние помех оценивается только для 1% времени, а не 1% и 10% - как это принято в аналоговом вещании. Для цифрового телевидения показатель качества покрытия, составляющий 50%, считается неприемлемым. Выбирается более высокое процентное соотношение местоположений, чтобы обеспечить приём на стандартное приёмное оборудование большему количеству домохозяйств.

При фиксированном приёме цифрового наземного вещания эти процентные отношения устанавливаются равными 70% для «допустимого» и 95% для «хорошего» приёма, что обеспечивается введением соответствующих объединённых поправочных коэффициентов к медианной напряжённости поля

Eс(50,50).

Впроцессе планирования сети рассчитываются:

-значения напряженности поля полезного сигнала в сети (на множестве контрольных точек);

-значения напряженности поля помехи в сети (на множестве контрольных точек);

-значения напряженности поля помехи от проектируемой сети другим сетям;

-значение используемой напряженности поля;

-зоны покрытия.

Исходные данные для расчета зоны обслуживания ОЧС:

-карта местности (желательно цифровая);

-выбранные места расположения станций сети, высоты подвеса антенн;

-выбранные параметры модуляции и кодирования в сети;

-выбранная величина защитного интервала для станций сети;

-относительные временные задержки станций сети;

-типы приема, для которых требуется рассчитать зону обслуживания

-минимальная используемая напряженность поля, при которой обеспечивается прием с заданным качеством (Eмин)..

Для оценки влияния сетей ОЧС друг на друга необходимо определить зону обслуживания (ЗО) каждой одночастотной сети c учетом и без учета влияния внешних помех.

2.4.Автоматизация планирования сетей

Сегодня при планировании сетей связи и телерадиовещания широко используются различные автоматизированные системы. Планирование сетей

22

телерадиовещания с помощью автоматизированных систем управления использованием спектра (УИС) позволяет добиться таких преимуществ, как:

-существенное сокращения сроков выполнения работы и снижение трудозатрат;

-увеличение точности расчётов и учёт большего количества влияющих факторов (например, расчет напряжённости поля в большом количестве контрольных точек с учётом рельефа местности, наличия застройки и леса);

-возможность использования различных электронных справочников и баз данных;

-возможность накопления полученных результатов в базах данных и использования их при решении других задач;

-возможность быстрого анализа различных вариантов решения и выбора наиболее оптимального;

-возможность автоматического генерирования различных документов и

отчётов по выполненной работе (карт с зонами покрытия, статистики и др.). При планировании одночастотных сетей эти преимущества особенно

важны, так как для каждой контрольной точки (точки, для которой рассчитываются параметры поля) необходимо рассчитывать уровни и задержку прихода сигнала от нескольких станций.

Общие принципы построения автоматизированных систем УИС изложены в [4]. Ниже рассматривается более подробно одна из них - автоматизированная система частотного планирования сетей радиосвязи и телерадиовещания РАКУРС, разработанная в Научно-исследовательском институте радио (НИИР) и широко используемая в России для проектирования цифровых сетей телевизионного вещания. Демонстрационная версия этой системы бесплатна и размещена на сайтах НИИР (http://www.rakurs.niir.ru/) [17]

икафедры СиСРТ МТУСИ (http://sisrt-mtuci.ru/televidenie/chastotnoe- planirovanie/). С помощью этой системы студенты смогут выполнять курсовые

идипломные работы, связанные с проектированием и частотным планированием сетей телерадиовещания.

3.АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ЧАСТОТНОГО

ПЛАНИРОВАНИЯ «РАКУРС»

3.1.Общая характеристика системы

Автоматизированная система РАКУРС (Расчетно-Аналитический Комплекс для целей Управления Радиочастотным Спектром) [11 - 14]

23

предназначена для решения задач управления радиочастотным спектром в интересах радиовещательной службы (аналогового и цифрового телевизионного и звукового радиовещания в диапазонах ОВЧ и УВЧ) на национальном уровне. Система применяется для экспертизы частотных присвоений (как аналоговых, так и цифровых) и частотных выделений, разработки рекомендаций по выбору частотных каналов для новых или модифицируемых частотных присвоений выделений и для учета таких присвоений и выделений. Кроме того, система широко используется для решения задач по приграничной двусторонней и многосторонней координации частотных присвоений и выделений и регистрации их в Международном Союзе Электросвязи (МСЭ).

Основой базы данных системы РАКУРС является реляционная СУБД INFORMIX. В системе реализован автоматизированный расчет условий распространения радиоволн на базе цифровой топографической карты с высоким разрешением и учтены все новейшие рекомендации МСЭ-R. Сфера использования системы расширена на цифровое телевизионное и звуковое вещание, и поэтому в систему включены новые критерии и процедуры частотно-территориального планирования.

Впрограммном комплексе имеется подсистема формирования отчетов, которая функционирует и как часть основного программного модуля, и как отдельная компонента. Подсистема отчетов позволяет формировать любые справки из базы данных, предоставляя при этом удобный и достаточно простой интерфейс и большую свободу действий пользователю. Типовые отчетные формы заполняются автоматически. Система обладает возможностью создания других необходимых отчетных форм самим пользователем по его желанию.

Воснове всех расчетов лежит вычисление напряженности поля, создаваемого передающей станцией в заданной точке местности. В расчетном комплексе реализованы три методики такого расчета: первая соответствует прежней рекомендации МСЭ-R P.370-7, которая на национальном уровне пока не отменена, вторая - рекомендации МСЭ-R P.1546-5 [15], которая в МСЭ заменила рекомендацию МСЭ-R P.370-7, и третья – новой рекомендации МСЭ- R P.1812-3 [16]. Согласно рекомендации P.370-7 напряженность поля в полосах частот систем ТВ и ОВЧ ЧМ радиовещания 30 - 250 МГц и 450 – 1000 МГц рассчитывается по табулированным кривым распространения радиоволн. Рекомендация Р.1546 позволяет производить расчеты на любой частоте в пределах сплошной полосы 30 – 3 000 МГц и поэтому система позволяет осуществлять анализ ЭМС не только для радиовещания, но и для других

24

радиослужб, в том числе и тех, которые используют радиовещательные полосы частот на совместной основе, например, сухопутная подвижная служба. Рекомендация МСЭ-R P.1812 обеспечивает наиболее точный учет рельефа местности.

Вчастности, система обеспечивает:

-сбор, хранение, обработку и считывание информации из современной реляционной СУБД;

-подключение динамических библиотек рекомендаций и картографического материала;

-представление результатов расчетов в форматах программного обеспечения МСЭ;

-графическое представление результатов расчетов и составление подробных отчетов при расчетах ЭМС;

-разработку частотных планов для наземного цифрового телерадиовещания, включая построение контуров частотных выделений и оптимального распределения каналов;

-расчеты ЭМС вещательной службы и присвоений других первичных служб;

-выбор условий для отбора помех;

-расчет идеальных зон (без учета помех), реальных зон (с учетом помех) и зон прямой видимости;

-определение необходимости взаимной координации;

-автоматический подбор канала и максимально допустимой ЭИМ станции;

-расчет зон обслуживания в одночастотных сетях с учетом как внешних, так и внутрисетевых помех

-расчет полей от эталонных сетей.

Расчетный комплекс системы содержит большое число различных модулей для расчетов и анализа ЭМС. В основе всех расчетов лежит отбор помех заданной исследуемой станции. Помехами считаются сигналы от станций в совмещенных, перекрывающихся, соседних, зеркальных, гетеродинных каналах, а также станции с частотами, вторые или третьи гармоники которых совпадают с частотой исследуемой станции. В процессе расчетов пользователь всегда оперирует с некоторым набором помех, поэтому система предусматривает большое число полезных функций для работы с этим набором, в том числе разнообразные сортировки, возможность исключения помех из расчетов, как вручную, так и с помощью фильтров.

При анализе ЭМС доступны следующие опции расчетов: - возможность отобрать помехи для РЭС от разных источников;

25

-учет морских и смешанных трасс;

-учет рельефа местности вдоль трассы (данные берутся с карты или из базы данных);

-возможность выбора типа расчета: от других передатчиков на рассматриваемую зону обслуживания и от рассматриваемого передатчика на другие зоны обслуживания;

-возможность включения и выключения учета зеркальных каналов;

-выбор кривых распространения радиоволн;

-выбор методов учета суммарного действия помех на прием.

Спомощью РАКУРСА можно рассчитывать зоны обслуживания радиовещательных передатчиков.

Продуманный интерфейс позволяет отображать результаты в графическом виде; разнообразие настроек отображения позволят найти оптимальные параметры изображения, удобные для каждого пользователя. Процедура расчета зоны обслуживания РЭС позволяет решать такую важную задачу как подбор частот и параметров передатчика. Это очень удобный и необходимый инструмент при работе с частотными заявками.

3.2.Работа с программой «РАКУРС» на персональном компьютере

Установка программы

Минимальные системные требования к компьютеру для работы с программой:

Операционная система: Windows XP.

Оперативная память: 1 Gb.

Жесткий диск: 3 Gb свободного места на жестком диске. Программа должна устанавливаться и запускаться от имени

пользователя, обладающего правами администратора компьютера. Для корректной работы программы необходимо перед её установкой открыть панель управления компьютером и в меню настройки языковых параметров, представления чисел, денежных единиц, времени и дат установить:

Точку в качестве разделителя целой и дробной части в числах и денежных единицах (например, число 6 789.00 , сумма денег 1 234 567.00р).

Формат краткой даты в виде день.месяц.год (например, 07.02.2014). При установке программы на компьютер, в каталог ...\Program

Files\Rakurs\Примеры автоматически включается папка с примером Проект

26

Башкирия 2012. В состав устанавливаемых файлов входит также контекстный справочник по программе Rakurs_Help.chm.

Необходимо отметить, что справочник дан для полной версии программы, а возможности демо-версии ограничены. Поэтому некоторые пункты меню, описанные в справочнике, в программе могут отсутствовать, может также отличаться от описанных внешний вид некоторых окон программы. Приведенное в настоящем разделе описание относится к работе с демо-версией и рекомендуется на начальном этапе работы. Обращение к справочнику поможет более глубоко понять алгоритмы и методы расчёта, заложенные в программе, правильно настроить параметры расчёта проекта, параметры отображения объектов на карте и овладеть всеми доступными инструментами.

Интерфейс пользователя

Рис. 3.1. Окно «Проект» программы РАКУРС Окно Проект, появляющееся после запуска программы и открытия

демонстрационного проекта показано на рис. 3.1 (как открывать проект, сказано ниже). Можно выделить три области графического интерфейса – верхняя панель (главное меню), боковая панель (меню управления проектом) и

27

область отображения карты. Отображение боковой панели и карты можно независимо включать и выключать в главном меню. При выключении боковой панели область обзора карты увеличивается.

Интерфейс управления программой интуитивно понятен и достаточно прост. При наведении мышью указателя на пункты верхнего ряда главного меню и нажатии левой кнопки (левом щелчке) раскрываются окна с перечнем возможных действий; при наведении указателя на пункты меню, обозначенные пиктограммами - во всплывающих окнах появляются подсказки. Пункты меню управления проектом в окне боковой панели Объекты на карте раскрываются при наведении указателя и нажатии правой кнопки мыши (правом щелчке). При работе с картой контекстные меню также всплывают при наведении курсора на любую точку карты или графический объект и правом щелчке. Некоторые действия можно также инициировать нажатием определённых сочетаний клавиш, например Ctrl+Q открывает и закрывает боковую панель, Ctrl+M открывает карту (окно Проект), Esc – закрывает, Ctrl+O инициирует диалог открытия проекта. Для работы с демонстрационным проектом в открывшемся по команде Ctrl+O окне Обзор папок находим каталог ...\Program Files\Rakurs\Примеры\Проект Башкирия 2012, выделяем его левым щелчком мыши и нажимаем кнопку OK.

Каждый проект хранится в отдельной папке. Создавать и открывать папки проектов можно в любом разделе файловой системы. Для создания нового проекта выберите пункт Новый проект контекстного меню, открывающегося после правого щелчка мыши в поле боковой панели. Обратите внимание, что при создании нового проекта данные текущего проекта автоматически не сохраняются, поэтому перед выполнением этой операции при необходимости сохраните проект. Новый проект лучше сохранять в новую, пустую папку, чтобы в дальнейшем облегчить поиск файлов, относящихся к нему. При выборе пункта Очистить проект все файлы в папке открытого проекта будут уничтожены. При выборе пункта Последние открытые проекты откроется окно выбора ранее открывавшихся проектов.

Если открытый проект не изменялся, то можно закрыть программу без сохранения проекта. Закрывается программа в главном окне РАКУРС (рис.3.2), которое обычно скрыто под окном Проект и появляется при закрытии карты (Esc на клавиатуре компьютера) или при сворачивании окна Проект.

28

Рис. 3.2. Главное окно программы РАКУРС

Структура проекта

Проект представляет собой множество станций, влияние которых рассчитано для всех контрольных точек (точек, для которых рассчитываются параметры поля), находящихся в границах проекта.

Структуру проекта можно увидеть, раскрыв корень Проект (знак "+" слева от названия) в поле Боковой панели. Он включает в себя:

исследуемые станции/сети - станции/сети, включенные в проект. Пункты, обозначающие сети, так же можно развернуть (знак "+" слева от названия). Любую из исследуемых сетей можно перенести в наборы станций с помощью команды контекстного меню Перенести сеть в наборы или в

защищаемые станции (Перенести сеть в защищаемые);

защищаемые станции - станции, на покрытие которых не должны оказывать влияние исследуемые станции;

наборы станций - станции, не являющиеся ни исследуемыми, ни защищаемые, но нанесенные на карту с изображением проекта;

варианты планов;

населенные пункты - населенные пункты, входящие в проект; в проекте каждый населенный пункт представлен в виде определенного количества контрольных точек, равномерно распределенных по его площади. При этом численность населения в контрольной точке равна численности населения в пункте, деленной на количество контрольных точек в нем;

графические объекты - прочие графические объекты на карте.

Все перечисленные выше элементы проекта привязаны к цифровой карте.

Работа с картой

Внешний вид карты определяется настройками, которые можно изменять в окне Настройки изображения, вызываемом через пункт главного меню Отображение (Рис. 3.3) или левым щелчком по кнопке с пиктограммой .

29

Рис. 3.3. Настройки изображения В демо-версии имеется единственная подложка карты. Если её

отключить, то на карте будут отображаться только координатная сетка и объекты, созданные в проекте (станции, населённые пункты, контрольные точки, рассчитанные зоны). В окне Настройки изображения могут быть изменены также состав отображаемых объектов и их вид на карте. С помощью соответствующих команд можно изменять (или задавать любой желаемый) масштаб карты, и передвигать её на экране. Настройки можно сохранять в файл для быстрого применения в дальнейшей работе.

К карте автоматически привязываются файлы данных с рельефом местности. Для Башкирии эти файлы уже включены в проект. Для других территорий их можно загрузить с WEB-страницы Bundesnetzagentur - Geschäftsführende Verwaltung der «HCM Vereinbarung» - Downloadbereich hcm topo по адресу: http://hcm.bundesnetzagentur.de/http/deutsch/verwaltung/index_hcm_topogra.htm [18] и поместить в папку ...\Program Files\Rakurs\APPS_DEMO\Maps\HCM.

Это общедоступные данные проекта HCM (Harmonised Calculation Method), выполняемого европейскими администрациями связи в рамках специального соглашения о координации частот между 29,7 МГц и 39,5 ГГц. Каждый файл

30