Федеральная база данных системы радиоконтроля и управления радиочастотным спектром тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.17, кандидат технических наук Панченко, Вячеслав Ефимович

• Панченко, Вячеслав Ефимович
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Панченко, Вячеслав Ефимович

Оглавление

Список использованных сокращений

Введение 5 Глава 1. Определение предметной области ФБД радиоэлектронных

средств в системе управления РЧС

1.1. Определение задач радиоконтроля и управления РЧС

1.2. Федеральная база данных и управление использованием радиочастотного спектра

1.3. Классификация задач и данных по уровням решения

1.4. Первичные данные, подлежащие сбору, хранению и обработке

в ФБД

Выводы 25 Глава 2. Разработка структуры расчетно-аналитического комплекса

ФБД

2.1. Задачи радиоконтроля и управления РЧС, требующие использования расчетно-аналитического комплекса

2.2. Методы и модели оценки межсистемной ЭМС РЭС

2.2.1. Электромагнитная обстановка и анализ ЭМС

2.2.2. Нелинейные эффекты

2.2.3. Математические модели основных элементов анализа

2.2.3.1. Передатчик

2.2.3.2. Антенна

2.2.3.3. Пространство распространения

2.2.3.4. Приемник

2.2.4. Критерии оценки ЭМС

2.3. Отбор моделей оценки ЭМС и методическое обеспечение рас-четно-аналитических задач в структуре ФБД

2.4. Универсальная вычислительная структура анализа ЭМС 82 Выводы

Глава 3. Национальная информационная сеть потребителей ФБД на базе цифровой сети связи

3.1. Потребности Госсвязьнадзора в передаче данных и требования

к каналам передачи данных

3.2. Анализ новых информационных и телекоммуникационных технологий для построения корпоративной цифровой сети связи ГСН

3.3. Модель системы передачи данных

3.4. Расчет основных сетевых параметров корпоративной сети ГСН

3.4.1. Исходные данные, принятые при проведении численных исследований

3.4.2. Формирование матрицы информационного тяготения между узлами сети

3.4.3. Прогнозирование пропускных способностей трактов свя- 108 зи

3.5. Технические решения по защите информации в сети связи ГСН

Выводы

Глава 4. Практические результаты использования элементов ФБД в системах радиоконтроля и управления РЧС

4.1. Реализация расчетно-аналитического и справочного комплексов ФБД

4.2. Результаты практического применения расчетно-аналитического комплекса ФБД

4.2.1. Оценка ЭМС РЭС

4.2.2. Расчет зон обслуживания

4.3. Использование ФБД в системах радиоконтроля 133 Заключение 134 Литература

Список использованных сокращений

АФТ - антенно-фидерный тракт

БД - база данных

ГСН - Госсвязьнадзор

ГРКП - городской радиоконтрольный пункт

ДНА - диаграмма направленности антенны

ЛВС - локальная вычислительная сеть

МККР - Международный консультативный комитет по радио МСЭ - Международный союз электросвязи ОВЧ - очень высокие частоты

ПЦРР - приемный центр радиовещания и радиосвязи

РПД - радиопередатчик

РПУ - радиоприемное устройство

РФ - Российская Федерация

РЧС - радиочастотный спектр

РЭС - радиоэлектронное средство

СВЧ - сверхвысокие частоты

СКЗИ - средства криптографической защиты информации

СПС - сухопутная подвижная служба

ТРЧ - таблица радиочастот

УВЧ - ультравысокие частоты

ФБД - Федеральная база данных

ЦК - цифровой канал

ЧМ - частотная модуляция

ЭМС - электромагнитная совместимость

ЭМО - электромагнитная обстановка

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Федеральная база данных системы радиоконтроля и управления радиочастотным спектром»

Введение

Радиочастотный спектр (РЧС) является естественным природным ресурсом, который широко используется во всем мире. Однако этот ресурс ограничен. Нерациональное использование приводит к тому, что часть этого спектра оказывается недоступной для радиосредств, хотя потребности в спектре непрерывно растут. С развитием спутниковых систем связи в качестве такого ресурса выступает и геостационарная орбита. Для эффективного использования РЧС необходима система управления, которая обеспечит такую работу радиостанций различных служб радиосвязи, при которой, с одной стороны, отсутствуют неиспользованные и недоступные радиосредствам участки, а с другой - не возникают вредные помехи как между различными службами радиосвязи, так и между средствами внутри каждой службы.

Таким образом эффективное использование РЧС подразумевает такую координацию работы радиоэлектронных средств (РЭС), при которой будет обеспечена их электромагнитная совместимость (ЭМС). Кроме того, разработка частотных планов и присвоение радиочастот новым РЭС требуют информации как о возможной, так и о реальной загруженности эфира электромагнитными излучениями. Потенциально возможную загрузку можно оценить исходя из выполненных частотных присвоений, реальную - на основе измерений. Первая составляющая требует наличия полной базы данных о действующих частотных присвоениях, вторая может быть получена посредством наблюдения и контроля параметров реально существующих излучений.

Для решения задачи эффективного управления РЧС в качестве одного из основополагающих элементов этого управления Коллегией Минсвязи Российской Федерации (РФ) было принято постановление о создании Федеральной базы данных (ФБД), которая позволяла бы получать

необходимую для управления справочную информацию, а также помогала Администрации Госсвязьнадзора (ГСН) решать вопросы, связанные с частотными присвоениями и разработкой новых частотных планов для РЭС гражданского назначения.

Целью настоящей диссертационной работы является разработка концепции ФБД, позволяющей Госсвязьнадзору решать задачи, возникающие в процессе управления использованием РЧС, и практическая проверка основных ее элементов. Учитывая огромные размеры Российской Федерации и невозможность контроля за работой РЭС из единого центра, сбор и обработка данных о всех имеющихся в стране РЭС осуществляется через 76 региональных управлений ГСН, между которыми поделена территория России. Разработка концепции ФБД подразумевает определение ее структуры и распределение задач, решаемых с помощью ФБД, в центре и на региональном уровне, а также проработку структуры национальной информационной сети потребителей ФБД на базе современной цифровой сети связи. Поскольку управление РЧС и частотные присвоения требуют обязательного анализа ЭМС РЭС, то в данной работе особое внимание уделено расчетно-аналитическому комплексу ФБД и математическим моделям, которые позволяют охватить все практически значимые помеховые ситуации, возникающие в процессе совместной работы радиоэлектронных средств, и выполнить достоверный анализ ЭМС.

Разработанная концепция ФБД уже находит свое практическое применение. В значительной мере реализован ее информационно-справочный раздел и частично расчетно-аналитический комплекс. Результаты практического использования этих разделов ФБД в применении к реально работающим средствам радиосвязи различных регионов РФ также являются предметом анализа данной диссертационной работы.

Заключение диссертации по теме «Радиотехнические и телевизионные системы и устройства», Панченко, Вячеслав Ефимович

Выводы:

1.Создана часть расчетно-аналитического комплекса ФБД, реализующая математические модели часто встречающихся помеховых ситуаций. При оценке потерь на трассах распространения разработанная методика позволяет, используя цифровые карты, учитывать рельеф местности.

2. Реализованная часть расчетно-аналитического комплекса ФБД позволяет решать задачи управления использованием РЧС в наиболее интенсивно осваиваемой части спектра ОВЧ/УВЧ диапазонов на основе анализа ЭМС и расчета зон обслуживания для систем сухопутной подвижной службы, радиорелейной связи и телевизионного вещания.

3. Разработан и реализован информационно-справочный раздел ФБД, который находит практическое применение для служб радиоконтроля.

Заключение

Разработанная структура Федеральной базы данных и информационной сети потребителей ФБД на базе цифровой сети связи прошла первый этап своей реализации. Опытная эксплуатация позволила выявить дополнительные технические и организационные требования для взаимодействия с заинтересованными министерствами [69-71]. Определился ряд организационных и технических проблем, решение которых обеспечит эффективное использование имеющегося аппаратно-программного комплекса в процессе решения задач, поставленных перед Главгоссвязь-надзором России. В частности, возникла необходимость:

- регламентировать и описать технологический процесс обработки заявок на выделение частоты при использовании автоматизированной системы учета;

- разработать и регламентировать форму и содержание всех документов, связанных с процессом выделения и учета частотных присвоений и РЭС;

- решить некоторые терминологические проблемы, в частности, такие, как введение в общую технологию работы в качестве основной учетной единицы понятия сеть РЭС (в том числе и для единичных РЭС как сеть, состоящую из единственной станции), идентификационные номера сети и РЭС.

Необходимость во введении номеров возникает при взаимоувязке сетей РЭС и отдельных РЭС с документами, которые рождаются в процессе жизненного цикла радиоэлектронных средств, и различными состояниями РЭС в процессе этого же цикла (РЭС может находится на стадии согласования или координации, на стадии подбора рабочей частоты, иметь разрешение на использование частоты, находится в эксплуатации, прекратить свое существование).

Эксплуатация ФБД показала, что первичный ввод данных страдает неполнотой. Это обстоятельство определило перечень работ по изысканию и последующему включению недостающих данных в ФБД (тактико-технические характеристики некоторых РЭС, параметры антенн и т.п.) Актуальными остаются вопросы защиты отдельных параметров частотных присвоений и разработки схемы доступа к информации в базе данных с учетом всех исполнителей.

Дальнейшее развитие расчетно-аналитического комплекса ФБД будет происходить путем расширения библиотеки расчетных модулей, что позволит решать проблемы ЭМС и управления РЧС для радиоэлектронных средств, принадлежащих различным службам, а также для РЭС, работающих на одном объекте. Планируется использовать ФБД в составе интерактивных систем радиоконтроля региональных управлений, в первую очередь в Москве и Санкт-Петербурге.

Продолжение работ по отработке структурных элементов ФБД и взаимодействия с нею позволит совершенствовать возможности ФБД в решении актуальной задачи повышения эффективности использования РЧС наземными и космическими службами, что будет способствовать развитию телекоммуникационного пространства страны на мировом уровне.

137

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Панченко, Вячеслав Ефимович, 1998 год

Литература

1. Справочник по радиоконтролю. МСЭ, 1995 г.

2. Логинов М.А., Панченко В.Е. База данных частотных присвоений РЭС и радиоконтроль - основы управления радиочастотным спектром // Вестник связи. -1997. - №6. - С. 11-15.

3. Иванов В.Р. Совершенствование управления радиочастотным спектром // Вестник связи. - 1997. -№4. - С. 18-23.

4. StruzakR. Key Issues in Spectrum Management // EMC 96, 13-th Intern Symp. EMC. - 1996. - Wroclaw. P. 53-57.

5. Панченко В.Е. Системные аспекты создания Федеральной базы данных радиоэлектронных средств // Электросвязь. - 1996. - №9. - С.2-3.

6. Частотный ресурс: Проблемы распределения и использования. Итоги Женевской конференции // Электросвязь. - 1997. - №12. С.21-24.

7. Панченко В.Е. Порядок частотных присвоений для радиоэлектронных средств гражданского назначения // Электросвязь. - 1995. -№10.-С.8.

8. Виноградов Е.М., Винокуров В.И., Харченко И.П. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. - Л.: Судостроение, 1986.

9. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи / Пер. с англ. под ред. А.И. Сапгира. В 3-х т. -М.: Сов. радио, 1971.

10. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и систем - Под ред. Н.М. Царькова - М.: Радио и связь, 1985.

11. Теория и методы электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств / Под ред. Ю.А. Феоктистова - М.: Радио и связь, 1988.

12. Rosen A., Leung D., MaiuzzoM. Nonlinear Communication Receiver Model // IEEE Intern. Symp. EMC - 1980. - Arlington, USA. - P. 5964.

13.Maiuzzo M.A., MackouseE. Transmitter Intermodulation Product Amplitudes // IEEE Intern. Symp. EMC. - Boulder, Colorado. - 1981.

-P. 133-138.

14. Голубев B.H. Эффективная избирательность радиоприёмных устройств - М.: Связь, 1978.

15.KayeA.R., George D.A., Eric M.J. Analysis and Compensation of Bandpass Nonlinearities for Communications // IEEE Trans Commun. - 1972. - v. COM - 20. No 5. - P. 965-972.

16.БуссгангЮ., ЭрманЛ., Грейам Д. Анализ нелинейных систем при воздействии нескольких входных сигналов // ТИИЭР. - 1974. - Т.62. -№8. - С.56-92.

17. Отчёты МККР: - Отчёт 521-2. - Дюссельдорф. - 1990.

18.LustgartenM.N. Cosam (Co-Site Analysis Model) // IEEE Intern. Symp. EMC. - Anaheim, California. - 1970.

19. Отчёты МККР: - Отчёты 839, 522-2. - Дюссельдорф, 1990.

20. Бадалов А.Л., Михайлов А.С. Нормы на параметры электромагнитной совместимости РЭС: Справочник - М.: Радио и связь, 1990.

21. Симонов И.М., Невмержинский Г.И., Тихонов А.И. Рациональный параметр нелинейности третьего порядка // Радиотехника. - 1987. -№1. - С.10-13.

22. Spina J.F., Weiner D.D. Use of Nonlinear Figures of Merit for Assessing Receiver Specification Compliance in Radio Noise // IEEE Intern. Symp. EMC. - Seattle. - 1988. - P. 350-354.

23.Regimbal R. A Transmitter - Spectrum Technique for EMI Prediction // IEEE Trans EMC.- 1965. - v EMC-7. - No2. - P.125-141.

24.Newhouse P.D. Simplify EMC Design // Microwaves. - 1970. v9. May. - P.59-62.

25. Отчёты МККР: 654-3. - Дюссельдорф. - 1990.

26. Князев А.Д., ПчелкинВ.Ф. Проблемы обеспечения совместной работы радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Сов. радио, 1971.

27. Прозван B.C., Рубинштейн Г.Р. Статистическая оценка уровней мощности побочных излучений передатчиков сухопутной подвижной службы // Труды НИИР. - 1983. -№4. - С.33-35.

28. Общесоюзные нормы на побочные излучения радиопередающих устройств гражданского назначения: Нормы 18-85. - М.: Воениздат, 1986.

29.Курилова Т.П., Мищенко А.Г., ПаинА.А. Анализ шумовых характеристик мощных радиопередающих устройств диапазона ВЧ - М.: Радио и связь. - 1982 - Всесоюзное науч.-техн. совещание «Проблемы ЭМС РЭС». Тезисы докладов, С.48-49.

30. McMahon J.H. Interference and Propagation Formulas and Tables Used in the Federal Communications Commission Spectrum Management Task Force Land Mobile Frequency Assignment Model // IEEE Trans. Veh.v.

- 1974. - v.VT-23. -№4. - P.129-134.

31. Баландин А.И., МаишеевБ.В. Измерение флуктуационных шумов УКВ передатчиков // Вопросы радиоэлектроники. - 1965.- Сер. ТРС.

- вып.2. - С. 104-106.

32. Gavan J. Main Effect of Mutual Interference in Radio Communication Systems Using Broad Band Transmitters // IEEE Trans. Eleclomagn. Compat. - 1986. - v. EMC - 28. - No4. P.211-219.

33. Отчёты MKKP: 524-1. - Дубровник. - 1986.

34. Smith J.L., MaiaP.P. A method for Predicting Intermodulation Product Levels // IEEE Intern. Symp. EMC. - Wakefield, USA. -1985. -P.408-411.

35.MaiuzzoM. Predicting Intermodulation Levels due to Distortion in Linear Broadband Amplifiers // IEEE Intern. Symp. EMC. - Wakefield. -1985. - P.426-428.

36. Kanda M., Orr R.D. Near-Field Gain of A Horn and An Open-Ended Waveguide: Comparison between Theory and Experiment //- Fifth Intern. Conf. EMC. - York, England. - 1986. - P.137-145.

37. Joffe E.B. Evaluation of the E- and H-Fields Generated by a Tactical VRC-12 Radio Transceivers // Proc. Intern. Symp. EMC. - Beijing, China. -1992.-P. 55-61.

38. Kuebler W. A Procedure for Estimating the Power of a Narrow Beam Antenna // IEEE Trans. Electromagn.Compat. - v. EMC-23. - No2. - 1981.-P.100-103.

39. Отчёты MKKP: 614-2. - Дубровник. - 1986.

40. White D.R.J., James W.G. Digital Computer Simulation for Prediction and Analysis of Electromagnetic Interference //- IRE Trans. Commun. Syst. - CS-9. - No2. - 1961. - P.148-159.

41. Joffe E.B., Gavan J. RFI Effects Analysis of an Airport-Installed HF Transmitter on Aircraft COMMXNAV Receivers // IEEE Intern. Symp. EMC. -Boulder, Colorado. - 1991. - P.212-213.

42. Pettit G.H. EMCFA - A Computer Code to Predict Intermodulation Product Interference // IEEE Intern. Symp. EMC. - New York. - 1983.

- P.79-83.

43.Rashid A.B. Two Statistical Cosite Signal-Prediction Models for Mobile Communication Systems // IEEE Trans. Electromagn.Compat. - v. EMC-12.-No3.- 1970.

44. Johnson R.C. Radar Search Antennas and RFI // IEEE Trans. Electromagn.Compat. - v EMC-6. - No2. - 1964.

45.Грейс C.K., Миллер С.H. Экспериментальное определение статистики бокового излучения антенны // ТИИЭР. - т.54. - №11. - 1966.

46.GainF.L., Cofer J.W., Ecker H.A. Prediction method to statistically determine potential antenna interference // IEEE. Electromagn. Symp. Record.

- Anaheim, Calif. - 1970. - P.407.

47.LustgartenM.N., Madison J.A. An Empirical Propagation Model (EMP-73) // IEEE Trans. Electromagn.Compat. - v. EMC-19. - No3. - 1977. -P.301-309.

48.HataM. Empirical Formula for Propagation Loss in Land Mobile Radio Services // IEEE Trans. Veh Techn. - VT-29. - No3. - 1980. - P.317-325.

49. Delisle G.Y., Levevre J.P., Lecours M., Chouinard J-Y. Propagation Loss Prediction: A Comparative Study with Application to the Mobile Radio Channel // IEEE Trans. Veh Techn. - VT-34. - No2. - 1985. - P.86-96.

50.Панченко B.E., ГребеникВ.А. Методика расчёта дополнительных потерь при автоматизированной оценке ЭМС РЭС с целью оптимального выбора радиочастот // Электросвязь. - 1997. - №1. - С.23-25.

51. Альтер Л.Ш., Рубинштейн Г.Р. Статистическая оценка и математические модели восприимчивости побочных каналов приёма приёмников УКВ ЧМ для прогнозирования ЭМС // Труды НИИР. - 1980. - №4.

52. Gavan J.J., ShulmanM.B. Effects of Desensitization on Mobile Radio System Performance. Part I: Qualitative Analysis // IEEE Trans. Veh Techn. - VT-33 No4. - 1984. - P.285-289.

53. Gavan J.J., Shulman M.B. Effects of Desensitization on Mobile Radio System Performance. Part II: Quantative Analysis // IEEE Trans. Veh Techn. - VT-33. - No4. - 1984. P.291-300.

54. Gavan J.J., JoffeE.B. Optimization of Desensitization and Sensitivity for Collocated Radio Systems // 9-th Intern. Symp. & Techn. Exhib. EMC. -Zurich. - 1991. -P.213-218.

55. Rohde U.L. Eight ways to better radio receivers design // Electronics - v.48.- No4. - 1975. P.87-91.

56. Watson R. Guidelines for Receiver Analysis (Receiver Dynamic Range, Part 1) // Microwaves & RF. - v25.- Nol3. - 1986. - P.l 13-122.

57.LustgartenM.N. Significant Receiver Intermodulation Products // IEEE Intern. Symp. EMC. - Wakefield USA. - 1979. - P.314-318.

58. Отчёты MKKP:. - 522-2. - Дюссельдорф. - 1990

59. Рекомендации MKKP: 669. - Дюссельдорф. - 1990.

60. Sachs H.M. A Realistic Approach to Defining the Probability of Meeting Acceptable Receiver Performance Criteria // IEEE Trans. Electro-magn.Compat. - v EMC-13. - No4. - 1971. - P.3-6.

61. Freeman E.R., Sachs H.M. HF AM Signal - to - Interference Ratio (SIR) Study // IEEE Intern. Symp. EMC. - Washington. - 1976. - P. 73-78.

62. Концепция развития связи Российской Федерации (Булгак В.Б., Варакин JI.E., Ивашкевич Ю.К. и др.) // Технологии электронных коммуникаций. - Т.61. - 1996.

63. Белов С. Практика построения ведомственных сетей Frame Relay в России // Сети. - 1997. - май (5). - С.48-52.

64.Барсков С. Frame Relay «шагает» по России // Сети и системы связи. - 1997. - № 5. - С.72-79.

65.Кузнецов С.Б., Каплан В.В. Построение сети передачи данных на основе протокола Frame Relay // Сети. - 1996. - (6). - С.46-50.

66.Клейнрок JI. Коммуникационные сети. Статистические потоки и задержки сообщений - М.: Наука, 1970.

67. Захаров Т.Н., Ревельс В.П., Стеганов М.В. Оптимизация распределения ресурсов между центрами коммуникации пакетов // Средства связи. - 1990. - Вып.4. - С.51-54.

68.Бертсекас Д. Условная оптимизация и методы множителей Лагранжа - М.: Радио и связь, 1987.

69.Панченко В.Е. Место Федеральной базы данных в задаче управления радиочастотным спектром // Семинар сотрудников Госсвязьнадзо-ра в РФ «Радиоконтроль и управление радиочастотным спектром»,

: Материалы/ С-ПбГУТ - СПб. - 1998. - С.14-19.

70.Панченко В.Е., Антипин Б.М., Щепетков Н.П. Структуризация задач управления радиочастотным спектром для создания базы данных частотных присвоений // 52-я НТК СПб НТОРЭС им.А.С.Попова: Тез. докл.-СПб,1998.

71.Панченко В.Е. Цели и состояние разработки Федеральной базы данных частотных присвоений РЭС гражданского назначения // Материалы НТК «Автоматизированные системы управления использованием радиочастотного спектра»: Тез. докл. - М., 1998.

"УТВЕРЖДАЮ" Первый заместитель Началы Главгоссвязьнадзора РреСш

.Иванов.

■ 41-

1998 г.

АКТ

использования результатов диссертационной работы В.Е. Панченко "Федеральная база данных системы радиоконтроля и управления

радиочастотным спектром"

Результаты диссертационной работы "Федеральная база данных системы радиоконтроля и управления радиочастотным спектром" В.Е.Панченко использовались при разработке структуры Федеральной базы данных (ФБД) Главгоссвязьнадзора России частотных присвоений радиоэлектронных средств гражданского назначения Российской Федерации. Информационно-учетный сегмент Федеральной базы данных в соответствии с Актом от 3.07.98 г. прошел приемо-сдаточные испытания и принят в эксплуатацию в Службе государственного надзора за связью в Российской Федерации. Разработанные в рамках диссертации методики расчетно-аналитического комплекса ФБД применяются для анализа электромагнитной совместимости и расчета зон обслуживания средств радиосвязи при присвоении рабочих частот и разработке частотных планов.

Кроме того, результаты диссертационной работы используются при разработке структуры информационной сети пользователей ФБД на основе цифровой сети связи, а также при создании системы радиоконтроля в г. Москве на основе современных автоматизированных комплексов.

Заместитель Начальника Главгоссвязьнадзора России

в

>.В. Александров

¿'.У