Благодарный В.Г.
Построение автоматизированной системы радиомониторинга: актуальные вопросы
ЗВ'ЯЗОК, № 6, 2005

В июне 2004 года во время Международной конференции «Мониторинг радиочастотного спектра» Украинский государственный центр радиочастот (Центр «Укрчастотнагляд») продемонстрировал действующий фрагмент автоматизированной системы радиомониторинга (АСРМ) по Киеву и Киевской области [1], а уже в конце декабря была введена в опытную эксплуатацию региональная подсистема радиомониторинга (РПСРМ) в Одессе [2]. В настоящее время РПСРМ развернуты в 11 крупных городах Украины. С использованием спутниковых каналов связи эти РПСРМ интегрированы в единую АСРМ общих пользователей Центра «Укрчастотнагляд» в Украине. Завершить построение АСРМ предполагается в первом полугодии 2006 года.

На Международной практической конференции «Автоматизация управления использованием радиочастотного ресурса», проведенной Центром повышения квалификации для стран Европы и СНГ в июле 2005 года, в качестве одного из направлений развития системы радиомониторинга (СРМ) Центра «Укрчастотнагляд» была названа интеграция его АСРМ в международную систему радиомониторинга.

Вполне естественно возникает вопрос: соответствуют ли функциональные и технические возможности создаваемой АСРМ требованиям, предъявляемым международными регуляторными документами к подобным системам, и каковы перспективы интеграции.

Требования к системе радиомониторинга можно разделить на три группы.

1.      Требования к структуре и элементам системы.

2.      Требования к функциональным возможностям системы.

3.      Требования к оборудованию.

Рассмотрим каждое из них подробнее.

ТРЕБОВАНИЯ К СТРУКТУРЕ И ЭЛЕМЕНТАМ АСРМ

Структура АСРМ в общем виде определена в Справочнике по радиоконтролю [3] и вытекает из задач СРМ, обозначенных в Рекомендации ITU-R SM.1050-2 [4]. Структура АСРМ должна обеспечивать:

§        максимальный охват радиоэлектронных средств (РЭС) стационарными средствами радиомониторинга и использование мобильных средств (комплексов, станций) для обеспечения радиомониторинга вне зон радиодоступности стационарных радиоконтрольных постов (РКП);

§        согласованную (синхронную) работу комплексов радиомониторинга, которыми оснащаются РКП;

§        возможность определения местоположения источников радиоизлучений (ИРИ) стационарными средствами.

Первая задача решается путем развертывания стационарных РКП в крупных городах и кластерах городов с повышенной концентрации РЭС.

Согласованная работа РКП поддерживается за счет использования выделенных каналов связи между Пунктом управления (ПУ) РПСРМ и РКП и реализации этих задач программными средствами.

Решение последней задачи сводится к оптимизации структуры и топологии каждой РПСРМ. Несколько слов о процедуре определения топологии РПСРМ.

При выборе мест развертывания РКП исходят из того, пригодны ли они для создания зоны радиодоступности, обеспечивающей максимальный охват РЭС с учетом рельефа местности, концентрации РЭС и возможностей по развертыванию РКП в каждом городе. Определение местоположения ИРИ стационарными средствами предполагает наличие в пределах города как минимум двух разнесенных РКП, оснащенных пеленгаторами. При этом зона определения местоположения позиционируется как область пересечения зон обнаружения и технического анализа отдельных РКП. Для обеспечения развертывания и последующего обслуживания антенные системы стационарных комплексов радиомониторинга целесообразно располагать на доминирующих элементах местности.

При создании АСРМ Центра «Укрчастотнагляд» для каждой РПСРМ были разработаны свои индивидуальные проекты, в которых, с учетом перечисленных выше факторов были определены:

§        структура РПСРМ (количество РКП, тип оборудования для каждого РКП);

§        топология подсистемы (расположение РКП);

§        этапы построения РПСРМ;

§        порядок взаимодействия элементов РПСРМ;

§        порядок организации каналов связи между ПУ РПСРМ, РКП и мобильными комплексами радиомониторинга;

§        возможность и порядок интеграции в систему действующего оборудования.   

Для расчета зон радиодоступности РКП использовалось специализированное программное обеспечение [5], в котором был реализован алгоритм расчета напряженности поля на основе Рекомендации ITU-R Р.1546 [6].  

По завершении развертывания и ввода в строй АСРМ Центра «Укрчастотнагляд» стационарными средствами будет охвачено более половины всех РЭС общих пользователей, эксплуатирующихся в Украине.

Таким образом, создаваемая АСРМ способна решать задачи радиомониторинга по контролю соблюдения дисциплины в сфере использования РЧР в Украине.

ТРЕБОВАНИЯ К ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ ВОЗМОЖНОСТЯМ АСРМ

Требования к функциональным возможностям программно-аппаратных комплексов (ПАК) радиомониторинга и системы в целом задавались так, чтобы АСРМ Центра «Укрчастотнагляд» была способна решать не только задачи, обозначенных в [4], но и задачи, определенные национальными законодательными и нормативными актами.

По своим функциональным возможностям АСРМ Центра «Укрчастотнагляд» в пределах зоны радиодоступности обеспечивает:

§        выявление, идентификацию и пеленгацию ИРИ, в том числе помех, и определение их местоположения;

§        измерение параметров и определение характеристик радиосигналов (частоты, ширины полосы частот, девиации частоты) и их отклонений от заданных значений;

§        оценку уровней радиосигналов;

§        обнаружение, пеленгацию, определение местоположения и идентификацию незаконно действующих передатчиков (НДП);

§        проверку соответствия характеристик и параметров радиоизлучений условиям лицензирования и частотоприсвоений, требованиям национальных и международных регуляторных документов (стандартов и норм);

§        периодическое инспектирование РЭС для проверки соответствия технических параметров действующим нормам;

§        планирование радиомониторинга для РПСРМ и РКП;

§        оценку загрузки частот и диапазонов частот в пределах каждой РПСРМ, а также интегральной загрузки частотного спектра;

§        оценку динамики изменения загрузки частот и диапазонов частот в пределах любых временных интервалов и территорий;

§        учет, обработку и хранение результатов радиомониторинга;

§        контроль работы всех элементов системы.

По своим техническим характеристикам АСРМ Центра «Укрчастотнагляд» обеспечивает:

§        обнаружение ИРИ в диапазоне частот от 100 кГц до 3000 МГц;

§        измерение параметров и определение характеристик радиосигналов в диапазоне частот от 100 кГц до 2600 МГц;

§        пеленгование ИРИ и определение (расчет) координат их местоположения в диапазоне частот от 25 МГц до 1000 МГц.

Отметим, что создаваемая АСРМ уже сегодня способна с достаточным качеством решить все задачи первой группы [4] (проверка выполнения условий лицензирования и частотоприсвоений) и часть задач второй группы (оценка реального состояния использования радиочастотного ресурса и подготовкой количественных данных о занятости спектра).

ТРЕБОВАНИЯ К ОБОРУДОВАНИЮ

Возможности СРМ в значительной степени определяются функциональными и техническими характеристиками оборудования, требования к которым в обобщенном виде изложены в Рекомендации ITU-R SM.1392-1 [7] и Справочнике по радиоконтролю. Что же касается автоматизированных мобильных комплексов радиомониторинга, то при работе с ними следует руководствоваться Рекомендацией ITU-R SM.1723 [8].

Требования к оборудованию по методам и точности измерения основных параметров (ширины полосы частот, напряженности поля, плотности потока мощности, занятости спектра) конкретизированы в Рекомендациях ITU-R SM.182-4, ITU-R SM.378-6, ITU-R SM.443-2 [9-11].

В общем случае оборудование радиомониторинга должно обеспечивать:

§        прием и демодуляцию радиосигналов;

§        измерение параметров и определение характеристик радиосигналов;

§        измерение уровней излучений (в том числе внеполосных и побочных излучений);

§        пеленгацию и определение местоположения ИРИ;

§        проверку соответствия параметров и характеристик радиоизлучений действующим нормам, стандартам, условиям частотоприсвоений и лицензирования.

При выборе оборудования каждая администрация руководствуется своими соображениями с учетом экономических возможностей и стоящих перед нею задач, основываясь на следующих положениях.

1.        Построение автоматизированной системы радиомониторинга предполагает использование функционально законченных программно-аппаратных комплексов, обеспечивающих решение всего круга задач радиомониторинга, включая взаимодействие с системой планирования использования радиочастотного ресурса (в части использования учетных баз данных частотоприсвоений, лицензиатов и т.д.). Число ведущих мировых производителей, предлагающих такие ПАК радиомониторинга, очень ограничено.

Однако следует заметить, что при всей привлекательности таких ПАК, заложенные в них (базовые) возможности жестко определены, без учета национальных законодательств и нормативных положений других стран, а выходные интерфейсы не адаптированы к языку большинства стран. Любые изменения (доработки) программного обеспечения требуют дополнительных, и порой очень значительных, финансовых и временных затрат. 

2.        Ограниченные финансовые возможности администраций связи большинства стран обусловливают поэтапное развертывание АСРМ с постепенным наращиванием числа ее элементов, что предполагает «уровневую» структуру системы, а следовательно, наличие достаточного «ассортимента» оборудования для всех уровней системы.

3.        Ввиду того, что радиоконтроль проводился до развертывания АСРМ, необходимо было располагать некоторым радиоконтрольным оборудованием. Одним из немаловажных требований к ПАК является возможность интеграции в них существующего оборудования. Однако большинство ПАК иностранного производства не обеспечивают программную поддержку старого оборудования (тем более российского и украинского производства). С этой точки зрения целесообразно ориентироваться на более гибкие ПАК радиомониторинга.

Исходя из перечисленных выше соображений, при выборе оборудования для АСРМ Центр „Укрчастотнагляд” ориентировался преимущественно на оборудование отечественного производства.

Изложенные в перечисленных выше Рекомендациях МСЭ требования к радиоконтрольному оборудованию и комплексам радиомониторинга носят рекомендательный характер. С нормативной точки зрения следует обратить внимание на российский отраслевой Руководящий документ РД 45.193-2001 [12], где наиболее подробно и полно изложены общетехнические требования к автоматизированному оборудованию станций (комплексов) для системы радиомониторинга в Российской Федерации.

Однако, на наш взгляд, разработка такого нормативного документа в Украине нецелесообразна. Это обусловлено, с одной стороны, особенностями структуры СРМ в Украине, при которой функции радиомониторинга в полосах радиочастот общего пользования возложены на единственную государственную структуру – Центр «Укрчастотнагляд». Тем не менее требования, изложенные в упомянутом нормативном документе, принимаются во внимание при разработке технических заданий на ПАК радиомониторинга.

С другой стороны, большая часть ввозимого зарубежного измерительного оборудования, не говоря уж об оборудовании отечественного производства, не удовлетворяет требованиям, определенным [12], и относится в лучшем случае к группе индикаторных, а не контрольных средств. Вполне уместным является вопрос: необходимы ли столь жесткие требования к оборудованию и программным комплексам СРМ, основные задачи которой – контролировать соблюдение дисциплины в сфере использования РЧР и обеспечевать условия нормального функционирования РЭС общих частотопользователей?

Наиболее разумен, по-видимому, следующий подход. Поскольку для решения задачи постоянного радиомониторинга необходимо развертывание большого числа (нескольких десятков) стационарных необслуживаемых РКП, то для их технического оснащения имеет смысл использовать недорогие измерительные приборы, удовлетворяющие упрощенным требованиям. Для выполнения измерения параметров радиоизлучений и проведения исследовательских работ в интересах МСЭ и других международных организаций необходимо внедрять специализированные подвижные лаборатории, оснащенные современным радиоконтрольным оборудованием и программным обеспечением.

Как было подчеркнуто ранее, для обеспечения определения местоположения ИРИ в составе каждой РПСРМ развертывается не менее двух РКП. Зона определения местоположения ИРИ позиционируется как область пересечение зон радиодоступности отдельных РКП.

Основу технического оснащения РКП составляют, как правило, дистанционно управляемые автоматизированные комплексы радиомониторинга, среди которых следует выделить две основные разновидности:

§        автоматизированные измерительно-пеленгационные комплексы (АИПК), обеспечивающие пеленгацию ИРИ, обнаружение и измерение параметров радиоизлучений;

§        автоматизированные измерительные комплексы, решающие все перечисленные выше задачи, за исключением пеленгации.

Целесообразность использования последних обусловлена тем, что в некоторых малонаселенных пунктах, имеющих развитую телекоммуникационную инфраструктуру (приморские города, узловые железнодорожные станции) установка АИПК экономически не оправдана из-за высокой стоимости пеленгационного оборудования. В таких городах целесообразно развертывать дистанционно управляемые комплексы обнаружения и технического анализа.

* * *

Ø     Первый и основной вывод, который следует из сказанного, таков: по ряду критериев создаваемая АСРМ уже на нынешнем этапе способна решать основные задачи, определенные соответствующими рекомендациями, удовлетворяет ряду требований, предъявляемых МСЭ к системам радиомониторинга, и, в перспективе, имеет все шансы претендовать на свое место в международной системе радиомониторинга. Однако до полноценной интеграции, предполагающей проведение совместных работ, исследований и выполнение измерений в интересах международных организаций, подготовку отчетов, еще очень далеко. В качестве одного из первых шагов модно рассматривать участие Центра «Укрчастотнагляд» во второй мониторинговой компании в ноябре 2004 года.

Ø     Второй вывод непосредотвенно связан с предыдущим. Интеграция диктует необходимость улучшения технической оснащенности АСРМ и, в первую очередь, повышение технических характеристик оборудования и расширение функциональных возможностей ПАК радиомониторинга. С сожалением приходится констатировать, что на нынешнем этапе развития АСРМ Центра «Укрчастотнагляд» решение ряда задач, относящихся ко второй и третьей группам, в силу многих причин не представляется возможным. Прежде всего это касается:

§        измерения уровней напряженности поля и спектральной плотности мощности;

§        измерения характеристик распространения радиоволн для проверки моделей распространения радиоволн;

§        измерения защитных отношений сигнал/помеха;

§        вычисления отношения сигнал/помеха;

§        определения необходимых частотно-территориальных разносов для станций;

§        измерения уровней радиошумов;

§        оценки зон покрытия РЭС и сетей связи.

Отметим, однако, что в решении перечисленных задач в последнее время наметились существенные сдвиги. К этому следует отнести и предстоящее оснащение службы радиочастотного мониторинга Центра «Укрчастотнагляд» специализированной станцией технического контроля, которая обеспечит проведение измерений уровней напряженности поля и спектральной плотности мощности, а также радиоизмерений в интересах отдельных радиослужб, и планируемое оснащение подразделений радиоконтроля новым поколением мобильных комплексов радиоконтроля с возможностью радиочастотного мониторинга сетей сотовой связи и дальнейшим расширением их функциональных возможностей для оценки зон покрытия БС и проверки качества услуг связи.  

Ø     Наряду с тщательной проверкой соблюдения  корректности выполнения условий частотоприсвоений и лицензирования уже сейчас необходимо акцентировать внимание на перечисленных задачах второй и третьей групп, в частности на разработке нового поколения отечественных измерительных приборов, технические характеристики и функциональные возможности которых будут способствовать решению этих задач.

Литература

1.      Слободянюк П.В. Система радіомоніторингу Центру «Укрчастотнагляд». Шляхи вдосконалення. // Зв’язок. – 2004. – №6. – С. 29-31.

2.      Слободянюк П.В., Благодарний В.Г., Ярошенко Є.І. Автоматизована система радіочастотного моніторингу Центру “Укрчастотнагляд”: крок за кроком // Зв’язок. – 2005. – №3. – С. 21-23.

3.      Справочник по радиоконтролю. – Женева; МСЭ, 2002.

4.      Recommendation ITU-R SM.1050-2 Тasks of a monitoring service.

5.      Валіков Д.П. Оцінювання зон радіодоступності стаціонарних радіоконтрольних постів // Зв’язок. – 2004. – №6. – С. 34-35.

6.      Recommendation ITU-R Р.1546-1 Method for point-to-area predictions for terrestrial services in the frequency range 30 MHz to 3 000 MHz.

7.      Recommendation ITU-R SM.1392-1 Essential requirements for a spectrum monitoring station to developing counties.

8.      Recommendation ITU-R SM.1723 Automated mobile spectrum monitoring unit.

9.      Recommendation ITU-R SM.182-4 Automatic monitoring of occupancy of the radio-frequency spectrum.

10.  Recommendation ITU-R SM.378-6 Field-strenght measurements of monitoring stations.

11.  Recommendation ITU-R SM.443-2 Bandwidht measurement of monitoring stations.

12.  Оборудование станций радиоконтроля. Общетехнические требования. Руководящий документ отрасли РД 45.193-2001. ЦНТИ «Информсвязь», М.: 2001.