Характеристики РЭС, влияющие на обеспечение ЭМС

Способность радиоэлектронного средства (РЭС) функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на него непреднамеренных помех, не создавая при этом радиопомех другим РЭС группировки войск. Проблема ЭМС, прежде всего, с особенностями функционирования РЭС, в состав которых, как правило, входят три основных элемента – радиопередающее, радиоприемное и антенно-фидерное устройства. При этом радиопередающее устройство предназначено для генерирования, модуляции и усиления токов высокой частоты, радиоприемное устройство – для селекции, преобразования, усиления и детектирования электрических сигналов, а антенно-фидерное устройство – для излучения и селекции электромагнитных колебаний радиодиапазона, а также их преобразования в электрические токи.

Каждый из названных элементов РЭС по-своему влияет на ЭМС. Радиопередающее устройство, являющееся источником радиоизлучений, характеризуется следующими параметрами: частота, ширина спектра, мощность, вид модуляции. В структуре излучения радиопередающего устройства выделяют следующие виды излучений: основное, внеполосное и побочное.

С учетом выделенных видов излучения основными параметрами радиопередающих устройств, влияющими на ЭМС, являются: мощность основного излучения, ширина спектра основного излучения, несущая частота (центральная частота спектра основного излучения), диапазон рабочих частот, стабильность передатчика, частоты (ширины полосы частот) и уровни внеполосных и побочных излучений и др.

Вклад радиоприемного устройства в проблему ЭМС РЭС определяется наличием различных каналов приема, как сигналов, так и помех.

Выделяют основной канал приема (минимальная полоса частот, в которой возможно обеспечить качественный (достоверный) прием сообщения с требуемой скоростью) и неосновные каналы приема, которые в свою очередь делятся на соседние (полосы частот, равные основному каналу и непосредственно примыкающие к его нижней и верхней границам) и побочные (полоса частот за пределами основного канала приема, находясь в которой сигнал или помеха проходят на выход радиоприемника). Наличие неосновных каналов приема определяется не только параметрами элементной базы приемного тракта, но и принципами построения радиоприемного устройства.

Из побочных каналов приема наиболее известен так называемый зеркальный канал. Данный канал приема является обязательной принадлежностью супергетеродинных приемников. Отличительной особенностью зеркального канала приема является одинаковая с основным каналом приема чувствительность.

Основными параметрами радиоприемного устройства, влияющими на ЭМС, являются: чувствительность, диапазон рабочих частот, ширина полосы пропускания, значение промежуточной частоты, избирательность, величина ослабления по зеркальному каналу и др.

Рассматривая антенно-фидерное устройство с точки зрения их влияния на ЭМС, отметим, что оно решает задачи пространственной, поляризационной и в определенной мере частотной селекции радиоволн. При этом пространственная селекция осуществляется благодаря направленным свойствам большинства типов антенн, которые характеризуются зависимостью уровня излучаемого или принимаемого излучения от направления. Эта зависимость называется диаграммой направленности. Как правило, диаграмма направленности имеет основной и боковые лепестки излучения (приема).

Возможности антенных систем по поляризационной селекции определяются ее типом, например, штыревая антенна формирует (принимает) электромагнитное колебание с вертикальной поляризацией, спиральная – с круговой.

Частотная селекция антенн определяется зависимостью ее параметров от частоты излучаемых или преобразуемых радиоизлучений. Параметрами антенно-фидерных устройств, влияющими на ЭМС являются: ширина диаграммы направленности, уровень боковых лепестков, рабочий диапазон и др. Необходимо отметить, что многие из названных параметров составляют тактико-технические характеристики радиопередающего, радиоприемного и антенно-фидерного устройств.

Таким образом, даже одно РЭС обладает большим количеством параметров и характеристик, определяющих его ЭМС, а обеспечить нормальное совместное функционирование десятков различных РЭС на одном объекте или сотен и тысяч РЭС в группировке войск является серьезной задачей.

26. Вопросы внедрения и перспективы развития современных систем подвижной связи

Еще до начала развертывания систем IMT-2000, в рамках проекта 3GPP на­чались работы по дальнейшему развитию самой концепции 3G. Этот процесс подчинен нескольким главным тенденциям, и, по-видимому, будет продолжать­ся, пока технологические ограничения или требования совместимости не выну­дят разработчиков перейти от эволюционного пути развития к революционному. Обсуждаемые тенденции, главным образом, состоят в следующем [I]:

- в обозримом будущем, голосовые услуги будут оставаться существенным приоритетом, так что оптимизация пропускной способности сети для поддержки возможно большего количества речевых соединений будет продолжаться; объем передаваемых данных, включая совместно передаваемые данные и цифровую речь, будет возрастать, при увеличении многообразия приложений на основе протокола IP;

- повышение объемов передаваемых данных влечет за собой необходимость дальнейшего повышения спектральной эффективности, максимального значения канальной скорости и сокращения задержки передачи сообщений;

- использование мультимедийных мобильных терминалов становится все более распространенным, высококачественные приложения с высокой скоростью передачи данных будут востребованы повсеместно: в офисах, дома, в гостиницах, аэропортах и вдоль автострад;

- стремительный рост объемов передаваемых данных приведет к снижению их удельной стоимости (в пересчете на бит), что постепенно сделает новые виды услуг общедоступными.

По мере появления все новых приложений растет потребность в поддержке различных уровней качества (QoS). Уже версия I xEV-DO стандарта lx cdma2000, разработанная в рамках партнерского проекта 3GPP2, была оптимизирована под асимметричный пакетный трафик, обеспечив двукратный прирост спектральной эффективности по линии «вниз». В рамках проекта 3GPP созданы технологии высокоскоростного пакетного доступа HSPA {high-speed packet access) [2].

При упоминании об эволюции беспроводной связи и ее поколениях чаще всего говорят об изменениях, коснувшихся радиоинтерфейса. Причина состоит в том, что сама базовая сеть и реализуемые на ее основе приложения развива­ются по собственной логике, так что увидеть четкие и однозначные различия между поколениями систем не всегда возможно. В то же время, при сопоставле­нии особенностей радиоинтерфейсов систем различных поколений (например, GSM и WCDMA) легко определяется целый ряд фундаментальных отличий, по­ложенных в основу соответствующей классификации.

Согласно [3], выделяют три последовательных этапа эволюции сетей 3G.

Этап I. Особенности первого этапа сформулированы 3GPP в Rclease'99. Главным результатом осуществления программы исследований стало появле­ние технологии высокоскоростного пакетного доступа по линии «вниз» HSDPA {high-speed downlink packet access) [2].

Этап.2, Как показало развитие рынка услуг мобильной связи, многие из них приводят к симметричному графику, причем некоторые накладывают жесткие ограничения на допустимую задержку доставки сообщения. Это привело к по­явлению версии Л lxEV-DO cdma2000 и положило начало разработке пакетной технологии HSUPA (high-speed uplink packet access) (в восходящем направлении), комплементарной к HSDPA. Оптимизация канала связи по линии «вверх» была призвана не только повысить возможности конечных пользователей режима TDD, но и снизить выходную мощность передатчиков мобильных терминалов.

Этап 3. Основное внимание уделяется дальнейшему повышению скорости передачи данных. Услуги и приложения, поддерживаемые современной систе­мой UMTS, предполагается реализовать на базе IP-протоколов. Параллельно проект 3GPP2 инициировал создание системы lxEV-DO версии В для повыше­ния скорости передачи информации за счет масштабирования рабочей полосы час тот с мультинссущей. Направление дальнейших разработок подлежит опре­делению в будущей версии С.

Несмотря на то, что результаты разработки систем WCDMA и cdma2000 в определенной степени превзошли изначально поставленные задачи |3], основ­ным направлением деятельности по их развитию на данный момент стало осво­ение новых частотных полос.

Фактически это означает, что эволюция систем 3G на их современной платформе близка к исчерпанию своего технологического предела и вряд ли имеет долгосрочную перспективу. В конце 2004 г. партнер­ским проектом 3GPP инициирована программа долгосрочной эволюции UMTS, имеющая целью создание радиотсхнологии мобильной связи следующего по­коления и известная как LTE (Long-Term Evolution).

Высокоскоростные услуги сетей сотовой связи стали реальностью с появлением технологий «2.5G» - EDGE и cdma2000. Системы третьего поколения (UMTS, EV-DO Rev.O) и их эволюция к «усовершенствованному» 3G (IISDPA, EV-DO/DV Rev.A) расширила эти возможности. Радиоинтерфейс этих систем изначально разрабатывался для передачи данных со скоростью до 2 Мбит/с при различных опциях качества (QoS). Тем не менее, пока что сети беспроводного широкополосного доступа (БШД) имеют преимущества в глазах пользователей с большими «информационными» потребностями. Среди таких преимуществ:

-_более высокие скорости передачи данных; существенно меньшая стоимость оборудования;

- низкая удельная себестоимость передачи данных;

- возможность использования нелицензируемых полос радиочастот.

Вместе с тем, скорости передачи данных в десятки Мбит/с достигаются в сетях WiMAX с фиксированным доступом с узконаправленными антеннами и при удале­нии абонента от базовой станции на 1---2 км. Реальная скорость передачи данных в мобильном варианте IEEE 802.16e составляет 3-4 Мбит/с при пиковом значении 15 Мбит/с. Сопоставимые характеристики были достигнуты благодаря эволюции со­товых сетей 3G, в частности, развитию технологии HSDPA (рис. 7.1).

Заметим, что сотовые сети третьего поколения обеспечивают пользовате­лю более высокий уровень мобильности, а также национальный и международ­ный роуминг, пока еще недоступные в сетях БШД. Наборы услуг, доступные в сетях БШД и сетях 3G, по сути тождественны. Единственное бесспорное пре­имущество первых - меньшая себестоимость доступа к Internet благодаря бо­лее дешевому абонентскому и сетевому оборудованию. Например, стоимость базовой станции WiMAX в несколько раз, а точки доступа Wi-Fi в несколько десятков раз меньше стоимости базовой станции 3G. Это способствует разви­тию услуг, в полной мере реализующих потенциал БШД. Однако данное преи­мущество ощутимо лишь при условии развертывания сети на базе имеющейся инфраструктуры, строительство и эксплуатация которой обычно составляют основную часть затрат оператора [4].

Рисунок 7.1. Скорости передачи информации в сетях БШД и в сетях сотовой связи третьего поколения

В противном случае, суммарные затраты на развертывание и эксплуатацию сети с эквивалентным покрытием сопоста­вимы с аналогичными затратами для сотовой связи [4]. Кроме того, бизнес-модели, используемые на начальном этапе внедрения сетей БШД, ориентиро­ваны на фиксированное подключение корпоративных абонентов или являются средством привлечения к некоторой иной услуге (например, бесплатный до­ступ в Internet по технологии Wi-Fi в гостиницах и кафе). Все это не может устраивать крупных операторов и не способствует наращиванию рентабель­ности и массовости рынка услуг БШД. Подобные обстоятельства сделали ак­туальной разработку новой стратегии предоставления услуг БШД, где сетям БШД и сетям сотовой связи отведены роли взаимодополняющих компонентов. Как свидетельствует опыт, высокоскоростные приложения в «хотспотах» вы­годнее реализовывать на базе технологий БШД (рис. 7.2) [3]. Конвергенция технологий cdma2000/W-CDMA и WLAN приводит к их взаимодополнению как с позиции предоставления новых услуг, так и с точки зрения зонального покрытия.

Вместе с тем, возросший спрос на высокоскоростные услуги по передаче данных актуализировал проблему дефицита радиочастот. Подключение мощ­ных канальных ресурсов Wi-Fi в окрестности «хотспотов» предоставляет опера­тору возможность обслуживать высокоскоростных пользователей, не уменьшая ресурс пропускной способности, предоставленный остальным. Таким образом, один из немаловажных результатов конвергенции состоит в повышении эффек­тивности использования спектра за счет оптимизации распределения зональной нагрузки. По оценкам [4], использование конвергентных сетей ЗG/БШД обеспе­чит почти двукратную экономию радиочастотного ресурса (см. рис. 7.3).

В свою очередь, использование ресурсов и инфраструктуры сотовой связи интенсифицирует распространение сетей БШД, наращивая их функциональ­ность, расширяя набор услуг и прививая пользователям вкус к сервисам систем пост-ЗС Объединив преимущества двух технологий в единой сети, оператор может начать предоставление услуг высокоскоростной передачи данных в кратчайшие сроки и с минимальными затратами, получает возможность более эффективного использования сетевых ресурсов, расширения перечня и снижения себестоимости услуг.

Дата добавления: 2015-05-08