1.1. Управление использованием радиочастотного спектра и радиоконтроль [1]
Обобщенная структура управления использованием РЧС
В настоящее время для описания процедур, связанных с вопросами использования радиочастотного спектра, применяют такие термины, как «управление» и «регулирование» РЧС. При этом термин «управление» используется в основном в переводной литературе. Термин «регулирование» чаще применяется в отечественной литературе и документах Госсвязьнадзора. В дальнейшем эти два термина будут использованы на равноправной основе как синонимы.
Управление использованием РЧС представляет собой совокупность административных, научных и технических процедур, основанных на законодательно-нормативных национальных актах и международных соглашениях, обеспечивающих развитие РЭС и систем в соответствии с государственными приоритетами и гарантирующих, что работа радиостанций различных служб радиосвязи не будет сопровождаться недопустимыми помехами между РЭС как в пределах одной радиослужбы, так между РЭС различных радиослужб.
Цель управления — максимизировать число пользователей выделенного участка РЧС при условии, что качество работы РЭС на присвоенных им частотах будет не хуже требуемого.
Управление использованием РЧС включает:
- определение долговременной политики и планирование использования РЧС путем совершенствования существующих и развития и внедрения новых радиосистем;
- разработку национального регламента и таблицы распределения частот;
- частотно-территориальное планирование и присвоение частот вновь вводимым средствам и сетям связи;
- лицензирование и сертификацию РЭС, а также учет использования РЧС;
- разработку технических стандартов и другой нормативной документации и поддержку технических средств радиоконтроля;
- инспекцию оборудования в местах его установки;
- контроль использования спектра.
Обобщенная структура управления использованием РЧС представлена на рис.1.1.
Рис.1.1-Основные элементы управления использованием РЧС
Одним из основных элементов этой структуры является Федеральная база данных (ФБД). ФБД представляет собой совокупность технических и программных средств хранения и обработки информации о частотных присвоениях РЭС гражданского применения. В структуре ФБД можно выделить две основные части: информационно-учетный раздел и расчетно-аналитический комплекс. Информационно-учетный раздел хранит всю информацию об имеющих лицензии (разрешения) радиоэлектронных средствах гражданского применения, которая нужна администрации для принятия решений, связанных с вопросами использования РЧС.
Расчетно-аналитический комплекс предназначен для решения расчетно-аналитических задач по частотно-территориальному планированию и присвоению частот РЭС в рамках полос частот, распределенных для той или иной радиослужбы Государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ) России, и проведения анализа ЭМС РЭС для всех радиослужб наземного и космического применения.
Правила и регламент использования РЧС содержат положения, опирающиеся на рекомендации МСЭ и на национальное законодательство, которые определяют национальную инфраструктуру радиосвязи и способы достижения ее целей. Правила учитывают положения РР – регламента радиосвязи по выбору рабочих частот и обеспечению ЭМС, а также национальную ТРЧ. На их основе строят методики по разработке частотно-территориальных планов и по присвоению частот конкретным РЭС. Правила и регламентные положения могут содержать перечень действий, которые могут быть предприняты при обнаружении нарушений со стороны пользователя РЭС или оператора связи.
При принятии администрацией решения относительно возможности выдачи разрешения на использование частоты (полосы частот) новому РЭС или сети связи, а также при составлении частотно-территориальных планов необходима подробная информация о технических характеристиках РЭС и структуре сети, содержащаяся в Информационно-учетном разделе ФБД.
Решение задач планирования при управлении использованием РЧС должно учитывать как специфику работы различных радиослужб, так и факторы административного и технического характера, влияющие на процесс принятия решения.
Сертификация РЭС является гарантией, что параметры РЭС соответствуют нормативным документам на ЭМС и электробезопасность и удовлетворяют требованиям, предъявляемым к радиосредству соответствующей радиослужбы.
Система управления РЧС, как любая система управления, должна быть замкнутой системой. Система радиоконтроля и инспекции является замыкающим звеном в процессе управления. Общая цель контроля — способствовать выполнению и совершенствованию функций управления использованием РЧС.
Одним из существенных рычагов, влияющих на эффективность использования РЧС и обеспечивающих поступление средств для совершенствования системы управления использованием РЧС и радиоконтроля, являются экономические меры, которые включают [1]:
плату потребителей радиочастотного спектра за обеспечение каналов, свободных от помех, гарантий качественной связи;
плату за подбор и предоставление частоты и лицензии (разрешения) на ее использование;
плату за сертификацию изделий по параметрам ЭМС;
штрафные санкции за нарушение правил радиообмена информацией и несоблюдение условий использования и параметров РЭС, определенных лицензией (разрешением).
Цель экономических мер — стимулировать потребителей РЧС к более рациональному использованию спектра и хотя бы частично компенсировать затраты на управление использованием РЧС.
Радиочастотное пространство и эффективность использования РЧС
На эффективность использования спектра влияют много факторов: диапазон частот, используемый радиослужбой; методы управления, применяемые для сетей этой службы; технические характеристики используемых передатчиков, приемников и антенн и т.п. Для сравнения радиоэлектронных средств по степени и эффективности использования спектра МСЭ рекомендует использовать концепцию радиочастотного пространства, основными составляющими которого являются ширина полосы — объем физического пространства — время. Мера использования спектра U конкретным РЭС в таком пространстве определяется много-мерным объемом используемого спектрального пространства [1]:
U = BST,
где В – полоса частот, которую использует РЭС при своей работе; S – геометрическое пространство; Т – время, в течение которого работает РЭС.
Полоса частот В определяется как ширина полосы, которая не может быть использована другим РЭС при работе данного РЭС. Таким образом, В учитывает как функциональные характеристики РЭС, так и характеристики ЭМС.
Геометрическое пространство S определяется той областью пространства, в пределах которой полоса частот В не доступна другим РЭС при работе рассматриваемого средства.
Для радиосистем, работающих непрерывно, множитель Т является своеобразной константой, и при определении меры использования спектра такими системами его опускают.
Эффективность использования спектра определяется количеством информации в системе, приходящейся на единицу используемого спектрального пространства.
Наряду с такой абсолютной оценкой эффективности использования спектра используется и относительная оценка. Относительная эффективность использования спектра определяется как отношение эффективностей двух систем, одна из которых выбрана в качестве стандарта
ОЭИС = ЭИСРС / ЭИССС
где ОЭИС — относительная эффективность использования спектра; ЭИСрс – эффективность использования спектра реальной системой; ЭИСсс – эффективность использования спектра стандартной системой.
В качестве стандартной системы могут применяться:
система, наиболее эффективная теоретически;
система, которую можно легко понять и объяснить;
система, которая широко используется, т.е. де-факто является промышленным стандартом.
Рассматриваемая относительная оценка является средством сравнения и анализа преимуществ, получаемых с помощью новых или улучшенных технологий, и полезна администрациям при разработке долговременных планов использования спектра и развития систем радиосвязи. Весьма полезно сравнение конкретной системы с наиболее эффективной теоретически, т.е. с «идеальной системой» по Шеннону. Это позволяет выявить те резервы, которые остаются неиспользованными в реальной системе [1]. При определении эффективности использования спектра необходимо учитывать взаимодействие различных радиосистем и сетей в конкретном электромагнитном окружении. Однако сравнение эффективности рекомендуется проводить только между подобными типами радиосистем, обслуживающими идентичные радиослужбы.
Радиоконтроль в системе управления использованием РЧС
Основными функциями, которые должна выполнять система управления использованием спектра, согласно [1] являются лицензирование, инспекция, проверка лицензий, контроль использования спектра, международные отношения и координация, частотное планирование, разработка стандартов по спектру, присвоение частот и ведение документации об использовании спектра.
Основной целью радиоконтроля является обеспечение как осуществления процесса управления использованием РЧС в целом, так и выполнения функций присвоения частот и частотного планирования.
Взаимодействие между системой радиоконтроля (РК) и управлением использованием РЧС можно характеризовать следующим образом.
Организация по управлению использованием РЧС:
предоставляет системе РК официальные перечни частотных присвоений;
направляет системе РК общие рекомендации и пожелания по исследованию полос частот, где могут возникнуть проблемы по их использованию, а также информацию о будущих требованиях к РК;
обращается с конкретными рабочими запросами в конфликтных ситуациях;
по проведению конкретных измерений при решении особых проблем по ЭМС;
по проведению измерений ЭМО на частотах, которые предполагается присвоить;
по проведению измерений, требуемых МСЭ.
Система РК:
предоставляет организации по управлению использованием РЧС данные о неиспользуемых или малоиспользуемых частотах, которые могут быть присвоены другим РЭС, а также данные по общей оценке загрузки полос частот;
предоставляет информацию относительно общего состояния технической и административной дисциплины в использовании РЧС;
определяет области, в которых могут возникнуть проблемы с использованием РЧС, в частности проблемы ЭМС;
способствует выполнению решений по использованию РЧС, выявляя передатчики, нарушающие установленные правила, и давая тем самым возможность принимать соответствующие меры.
Система управления использованием РЧС разрабатывает руководящие принципы и основные направления работы системы РК и определяет вид и размеры помощи, требуемой от РК, особенно в отношении долгосрочного планирования.
Неукоснительное выполнение пользователями лицензионных требований, соблюдение технических правил и регламентных положений, связанных с организацией работы РЭС и радиообмена между пользователями РЭС, является обязательным условием эффективного управления использованием РЧС. Основой оперативного управления использованием РЧС служат результаты процедур радиоконтроля относительно реального использования спектра, предоставляемые администрации. Эти результаты содержат данные о фактической занятости спектра в сравнении с планируемой, соответствующей выданным разрешениям; об отклонениях от заявленных параметров радиоизлучений; о местоположении и параметрах санкционированных и несанкционированных излучений РЭС; о взаимных помехах. Радиоконтроль поддерживает общую деятельность по управлению использованием РЧС, обеспечивая анализ степени использования отдельных каналов и полос частот. Результаты радиоконтроля позволяют оценить эффективность административных и технических мероприятий по управлению использованием РЧС.
Радиоконтроль выполняет инспекционно-наблюдательные функции и предоставляет всестороннюю информацию о состоянии радиоэфира, необходимую для принятия решений о корректирующих действиях для эффективного использования РЧС и обеспечения условий для нормальной работы лицензированных средств радиосвязи.
Для повышения эффективности РК рекомендуется использовать автоматизированные базы данных. Ценность информации, полученной при радиоконтроле, может быть повышена, если она легко доступна при проведении различной деятельности по управлению использованием РЧС. Кроме того, автоматизированные базы данных могут использоваться для повышения эффективности самого процесса радиоконтроля, помогая эффективно отбирать сигналы для дальнейшего исследования (сравнение использования с присвоениями), а также обеспечивая эффективный путь для регистрации и обработки результатов проверок выбранных сигналов.
При реализации системы управления использованием РЧС особенно важно задействовать процесс присвоения частот и определить требования к файлу данных. Если эти ключевые элементы не будут адекватно реализованы, то использование данных, полученных при радиоконтроле, будет иметь ограниченный характер, а большие средства, расходуемые на проведение радиоконтроля, не будут использоваться эффективно.
Радиоконтроль и управление использованием РЧС неразрывно связаны друг с другом, и совершенствование методов управления использованием РЧС на сегодняшнем этапе развития радиосвязи не может происходить без совершенствования методов радиоконтроля. Тесная взаимосвязь контроля и управления логично ставит вопрос об их объединении в единой компьютерной системе.