Система управления использованием радиочастотного спектра, цели и задачи радиоконтроля в этой системе

Лекция №1

1. Система управления использованием радиочастотного спектра, цели и задачи радиоконтроля в этой системе [1]

 

Введение

Радиочастотный  спектр (РЧС) является достоянием всего  человечества. Учитывая его ограниченный ресурс, доступ к спектру строго регулируется как в национальных, так и в международных рамках. Эффективное использование РЧС  является главной задачей Администрации, занимающейся управлением использования  РЧС. Нехватка спектра связана не только с ростом числа потребителей этого ресурса, но и с несовершенством  передающей и приемной аппаратуры, как-то: наличием внеполосных и побочных излучений у передатчиков, побочных каналов приема у радиоприемников, ограниченным динамическим диапазоном приемников. В этих условиях актуальным становится не только эффективное частотное  планирование и присвоение частот вводимым в эксплуатацию радиоэлектронным средствам (РЭС), но и контроль  соблюдения правил использования частотных присвоений. Радиоконтроль является одним из главных элементов системы управления использованием РЧС, и от его успешной работы во многом зависит эффективность всей системы управления. Технический радиоконтроль (радиомониторинг) в настоящее время выходит на новый качественный уровень не только по контролю электромагнитной обстановки и параметров излучений РЭС, но также становится одним из звеньев при решении задачи частотных присвоений. Использование результатов теоретических расчетов электромагнитной совместимости (ЭМС) с данными радиоконтроля позволяет оптимизировать распределение частот с учетом реальной загрузки радиочастотного спектра.

Принимая  во внимание широкомасштабность работ по совершенствованию системы радиоконтроля, по поручению правительства Российской Федерации начата разработка Федеральной целевой программы «Совершенствование системы радиоконтроля за излучениями радиоэлектронных средств (высокочастотных устройств) в Российской Федерации». При разработке этой программы учитывается взаимосвязь системы радиоконтроля и Федеральной базы данных частотных присвоений как части единой автоматизированной системы управления радиоспектром.

Аппаратура  автоматизированного радиомониторинга (АРМ) получила широкое применение как инструмент решения задач в самых различных областях от управления использованием радиочастотного спектра (РЧС) до контроля радиообстановки при проведении контртеррористических операций [2]. Она служит базой технических мероприятий по противодействию несанкционированному съему информации, в том числе специальных исследований побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН).

Перечень  задач, решаемых с помощью средств  АРМ, включает выявление и анализ радиоизлучений для идентификации  источников сигналов и помех, измерение  параметров сигналов и помех, оценку их опасности или ценности для  пользователя, измерение напряженности  электромагнитного поля или плотности  потока мощности, определение положений  источников радиосигналов и радиопомех на местности.

Основными функциями АРМ являются постоянное или периодическое наблюдение за эфиром в широком диапазоне частот, оперативное обнаружение, анализ и  локализация потенциальных или  специально организованных радиоканалов утечки информации и проведение других мероприятий по противодействию  съему информации в контролируемых зонах (помещениях) различных ведомств и коммерческих учреждений. В частности, аппаратура АРМ позволяет проверять  радиотехнические устройства и вычислительную технику на наличие и уровень  ПЭМИН, представляющих интерес для  перехвата радиосредствами, а затем  и оценивать эффективность мер  по предотвращению электромагнитного  доступа к конфиденциальным данным (например, экранирование,   зашумление).

 

Основная  цель дисциплины «Радиомониторинг» - рассмотреть наиболее актуальные вопросы, связанные с организацией радиоконтроля в Российской Федерации, включая требования к аппаратуре станций радиоконтроля (СРК), измерению некоторых наиболее важных параметров радиоизлучений, регистрации и использованию результатов радиоконтроля.

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 = ЭИС_РС / ЭИС_СС

 

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