В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Михаил
ВладимирВ статье рассматриваются технические и регуляторные вопросы использования земных станций спутниковой связи (ЗССС), размещаемых на подвижных платформах (ESOMPs) и работающих в полосах частот 17,3—30 ГГц, распределенных Фиксированной спутниковой службе (ФСС). Указаны проблемы, которые возникают в технической и регуляторной областях при вводе в эксплуатацию земных станций, не подпадающих под имеющиеся в Регламенте радиосвязи (РР) определения ЗССС.
В 2011-2012 гг. 4-я Исследовательская комиссия (ИК4) МСЭ-R утвердила два новых отчета МСЭ-R S.2223 (ГСО-ФСС) и S.2261 (НГСО—ФСС) по вопросам применения земных станций на подвижной платформе в геостационарных (ГСО) и негеостационарных (НГСО) сетях ФСС в Ка-диапазоне [1, 2]. Эти отчеты призваны служить руководством для администраций и операторов сетей ФСС, желающих применять станции ESOMPs в распределенных ФСС полосах частот Ка-диапазона 17,3—30 ГГц.
Формат отчета, а не рекомендации МСЭ-R для разработанных ИК4 нормативных документов МСЭ-R выбран не случайно. Оба документа носят компромиссный характер и отражают диаметрально противоположные взгляды ряда администраций стран-членов МСЭ, принявших участие в их разработке, на принципы применения станций ESOMPs в сетях ФСС и возможность применения положений существующей регуляторной базы МСЭ-R к таким станциям.
Назначение представленных в отчетах МСЭ-R S.2223 и S.2261 эксплуатационных и технических требований к станциям ESOMPs (выраженных в словесной форме, без каких-либо количественных пределов) — обеспечить сохранение помех другим сетям ФСС на том же уровне, что и помехи от фиксированных земных станций. Хотя работа подвижных станций через спутники ФСС не соответствует букве регламента радиосвязи, реально остановить такое использование станций ESOMPs невозможно, а установление четких ограничений в этом случае будет способствовать защите действующих сетей ФСС.
Отчет МСЭ-R S.2223 содержит эксплуатационные и технические требования к станциям ESOMPs и условия применения таких станций в полосах частот 17,3—30 ГГц, которые должны обеспечить соответствие установленным Регламентом радиосвязи МСЭ-R ограничениям, применяемым в отношении других типов земных станций в ФСС. Такие требования должны быть четко идентифицированы для применения национальными и международными регуляторами, в том числе при заключении соглашений о взаимном признании с целью международного применения станций ESOMPs. При выполнении этих требований и условий станции ESOMPs не должны создавать вредных помех другим системам ФСС, работающим в тех же полосах частот.
В настоящее время в сетях ГСО-ФСС уже предоставляются разнообразные услуги широкополосной связи для морских и воздушных судов в диапазонах 14—14,5 ГГц ("Земля — космос") и 10,7—12,75 ("космос — Земля") в соответствии с резолюцией 902 (ВКР-03) и п. 5.504А РР [3]. К ним относятся услуги доступа в Интернет, электронная почта, VoIP, доступ к корпоративным сетям и др. Быстрый рост потребности в таких услугах привел операторов к необходимости освоения полос частот Ка-диапазона (17,3—30 ГГц), в котором ФСС распределена широкая полоса частот (более 3000 МГц на линиях "Земля — космос" и "космос — Земля"). В этих полосах ФСС возможно обеспечить существенно более высокие скорости передачи, пропускную способность и эффективность использования радиочастотного спектра, создавать широкополосные сети связи, конкурентоспособные с наземными волоконно-оптическими сетями, как по пропускной способности, так и по стоимости услуг.
Успехи в технологии производства высоконаправленных антенн с 3-осевой стабилизацией, способных с высокой точностью поддерживать наведение узкого луча антенны земной станции на спутник в условиях быстрого передвижения платформы, на которой установлена такая антенна, привели к созданию земных станций спутниковой связи в диапазоне частот 11—30 ГГц, размещаемых на морских и воздушных судах, в поездах, автомобилях и на других подвижных объектах.
Кроме того, применение более эффективных методов передачи (модуляции и кодирования) сигналов позволило уменьшить необходимые размеры апертуры антенны и облегчить требования к системам наведения антенны, исходя из обеспечения установленных пределов внеосевого излучения земных станций в ФСС [4]. На этом основании считают, что при реализации необходимых функций контроля и управления технические характеристики станций ESOMPs будут неотличимы от обычных фиксированных ЗССС с точки зрения возможности причинения недопустимых помех другим сетям ГСО-ФСС.
Специфика работы станций ESOMPs в движении (местоположение и ориентация подвижной платформы меняется в пространстве и во времени) требует обязательного учета следующих специальных факторов при оценке уровня потенциально возможных помех в отношении затронутых сетей и служб:
Станции ESOMPs, использующие замкнутую систему слежения за сигналом спутника, должны применять алгоритм наведения и слежения антенны за спутником, не допускающий ложного захвата и сопровождения сигнала соседнего спутника. В состоянии ложного захвата излучение ESOMPs должно быть немедленно прекращено.
Обязательным компонентом станций ESOMPs должна быть автономная автоматическая система управления (АСУ), которая при обнаружении нарушения штатного режима работы станции должна автоматически прекращать любые излучения, чтобы исключить возможность причинения вредных помех другим сетям/станциям ФСС. Кроме того, в дополнение к автономной АСУ должны быть обеспечены функции централизованного контроля и управления станциями ESOMPs со стороны сетевого центра контроля и управления (NCMC).
В пункте 5.516В РР приведены полосы частот, распределенные для Фиксированной спутниковой службы высокой плотности (ВПФСС/HDFSS). На всемирной основе (во всех трех районах МСЭ) для ВПФСС в Ка-диапазоне распределено по 500 МГц (29,5— 30/19,7-20,2 ГГц на линиях "Земля — космос"/"космос — Земля"), а также есть дополнительные региональные распределения: 17,3—17,7 ГГц ("космос — Земля") в районе 1 и 18,3—19,3 ГГц ("космос — Земля") в районе 2. В этих полосах частот нет распределений наземным службам и возможно развертывание сетей некоординируемых земных станций ФСС при наличии общей (blanket) лицензии. В данном случае проблема совместимости станций ESOMPs должна быть решена между спутниковыми сетями ГСО-ФСС.
Станции ESOMPs должны отвечать ограничениям по внеосевой плотности ЭИИМ, установленным в рекомендации МСЭ-R S. 524-9, или любым иным координационным ограничениям между соседними спутниковыми сетями. Такие ограничения должны гарантировать обеспечение условий, определенных рекомендациями МСЭ-R и координационными соглашениями, в отношении сохранения суммарной помехи на линии "Земля — космос", причиняемой другим спутниковым сетям, на том же уровне, что и помехи от фиксированных земных станций (например, от станций VSAT). Выполнение требований будет гарантировать идентичность станций ESOMPs и обычных "фиксированных" станций ФСС с точки зрения допустимых помех между сетями ФСС по линии "Земля — космос".
Необходимо отметить, что во всех трех районах МСЭ в значительной части Ка-диапазона, используемого ФСС, Фиксированная служба (ФС) также имеет распределение на равной первичной основе. Так, например, для ФСС и ФС на всемирной основе распределено по 2000 МГц (в полосах частот 27,5—29,5/17,7—19,7 ГГц). Работа станций ESOMPs в полосах частот и в географических областях, используемых совместно с другими наземными службами, в дополнение к вышеупомянутым требованиям потребует координации или разработки иных механизмов обеспечения совместимости с затронутыми службами.
В настоящее время такие механизмы в МСЭ-R пока не разработаны из-за наличия проблем регуляторного характера.
Поскольку возможность работы земных станций на судах (ESVs) в полосах С- и Ku-диапазонов ФСС была принята на ВКР-03 (см. резолюцию 902 (ВКР-03)), то и в отношении других типов подвижных платформ решение также должно быть принято компетентной конференцией. Возможные регуляторные методы решения вопросов лицензирования и координации станций ESOMPs требуют дополнительного изучения и могут включать, например, следующие изменения РР, предлагаемые некоторыми администрациями в документах РГ4А (ИК4) МСЭ-R, находящихся в стадии разработки [5]:
Данный отчет МСЭ-R содержит технические и эксплуатационные требования к земным станциям на подвижных платформах ESOMPs, работающим в системах НГСО-ФСС в полосах частот 17,3—19,3, 19,7-20,2, 27-29,1 и 29,5-30 ГГц. При условии соответствия этим требованиям станции ESOMPs не будут создавать вредных помех или требовать защиты от других сетей ГСО—ФСС и/или систем НГСО-ФСС иных, чем обычные (фиксированные) земные станции ФСС.
Следует учитывать, что специфика применения станций ESOMPs в движении не соответствует существующему определению ФСС в ст. 1 PP. Поэтому такие станции могут применяться только в соответствии с п. 4.4 РР, согласно которому они " ...не должны ни требовать защиты от других служб, имеющих распределения в данных полосах, ни создавать помехи этим службам". Для того чтобы убедиться в том, что станции ESOMPs, работающие в системах НГСО-ФСС, не создают помехи другим сетям ГСО— ФСС и системам НГСО-ФСС, работающим в общих полосах частот, администрация должна гарантировать, что:
Пределы ЭППМ ("Земля — космос" и "космос — Земля"), указанные в ст. 22 РР (для разных размеров антенн и разных процентов времени), определяют максимально допустимый уровень помехи, которую системы НГСО-ФСС могут причинять сетям ГСО—ФСС. Если эти пределы соблюдаются, то нет необходимости осуществлять координацию с сетями ГСО; координация потребуется только с другой сетью НГСО.
Технические и эксплуатационные требования данного раздела дополняют требования п. 3.1. Поскольку назначение полос частот внутри территории каждой администрации является ее прерогативой, применение ESOMPs на территории одной администрации должно обеспечить защиту наземных служб на территориях других администраций, находящихся в пределах зон координации/соглашений, установленных РР, а также иных двусторонних процедур.
Совместимость ESOMPs с наземными службами затронутых стран может достигаться путем заключения двусторонних соглашений. Следует отметить наличие ряда рекомендаций МСЭ-R, содержащих требования по защите наземных служб от помех, причиняемых другими службами, использующими общие полосы частот. Например, рекомендация МСЭ-R SF.1719 (о развертывании приемных станций ФС и большого числа передающих ЗС ФСС в общей географической зоне), а также рекомендации МСЭ-R SM.1448 и SF.1006. Если использование упомянутых рекомендаций согласовано между администрациями, то необходимо иметь в виду, что эти рекомендации были разработаны для случая координации первичных служб, имеющих установленный регуляторный статус.
В проекте решения ЕСС (13) АА [6] говорится, что станции ESOMPs обеспечивают широкополосную службу связи для терминалов с малонаправленными антеннами в геостационарных спутниковых сетях. Эти станции могут размещаться на морских и воздушных судах или наземных транспортных средствах.
В соответствии с решением ECC/DEC/(05)01 станции ESOMPs могут работать в отдельных полосах частот диапазона 27,5— 29,5 ГГц, имеющихся для некоординируемых земных станций ФСС, а также в полосе частот 29,5—30 ГГц. Хотя распределение полосы частот 27,5—29,5 ГГц гармонизировано в пределах СЕПТ, возможны случаи использования полосы частот для некоординируемых ЗС ФСС в одной стране и этой же полосы частот для РЭС ФС в соседней стране. Примером может быть полоса частот 28,8365-28,9485 ГГц. Аналогичная ситуация может быть в полосе частот 17,7—19,7 ГГц (ERC/DEC/(00)07), в отдельных полосах которой могут одновременно работать ЗС ФСС ("космос — Земля") и РЭС ФС на первичной основе. В этих случаях для защиты от взаимных помех могут применяться нормы частотно-территориального разноса.
В документе [8] приведены результаты моделирования территориального разноса при совместном использовании полос частот Ка-диапазона станциями ФСС и ФС.
Полоса частот 17,7—19,7 ГГц
Параметры РЭС ФС приведены в рекомендации МСЭ-R F.758-4.
Максимально допустимая мощность помехи на входе ЗС ФСС определяется в соответствии с рекомендацией МСЭ-R SF.1006 и равна 150,8 дБВт/МГц.
Диаметр антенны ФСС 0,6 м, максимальное усиление на частоте 18 ГГц - 39 дБ.
Результаты моделирования приведены на рисунке, приемник ФС располагается в центре системы координат (х = 0, у = 0).
Из рисунка видно, что область, в которой станции ФСС не могут работать (внутри контура - 150 дБВт/МГц), располагается примерно на 2,5 км в направлении оси у. Требуемое расстояние будет менее 2 км, когда ЗС ФСС размещается за станцией ФС.
Полоса частот 28,8365-28,9485 ГГц
Параметры РЭС ФС приведены в рекомендации МСЭ-R F.758-4.
Максимально допустимая мощность помехи определяется в соответствии с рекомендацией МСЭ-R SF.1006, равна 142,1 дБВт/МГц.
Усиление антенны РЭС ФС определяется в соответствии с рекомендацией МСЭ-R F.699-7, усиление антенны РЭС ФСС — в соответствии с рекомендацией МСЭ-R S.1855, а по главному лепестку — по рекомендации МСЭ-R F.699-7. Результаты моделирования показали, что при угле места ЗС ФСС 15 град, область, где ЗС ФС не может работать (внутри контура 142 дБВт/МГц), составляет примерно 2,5 км по оси у. Если ЗС ФС размещается за станцией ФСС, то требуемое расстояние будет менее 1,5 км. Максимальная помеха, очевидно, имеет место в главном лепестке приемника ФС, при этом требуемое расстояние превышает 30 км.
Целью проекта решения ЕСС [6] является возможность для администраций СЕПТ свободного обращения и использования станций ESOMPs, а также освобождения от индивидуального лицензирования этих станций в следующих полосах частот:
В некоторых странах СЕПТ необходима координация сухопутных станций ESOMPs в окрестностях аэропортов.
К станциям ESOMPs, работающим в полосах частот 17,3—20,2 и 27,5— 30 ГГц, предъявляются следующие требования:
Зона координации станций ESOMPs от границы аэропортов основана на данных отчета ЕСС 66 и составляет от 500 до 3900 м в зависимости от мощности станции и широты расположения.
1. Администрации стран-членов МСЭ на основании отчетов МСЭ-R S.2223 и МСЭ-R S.2261 могут разрешить применение станций ESOMPs в диапазоне частот 17,3— 30 ГГц ФСС при условии, что оператором станций ESOMPs будут приняты необходимые технические и эксплуатационные меры, гарантирующие, что станции ESOMPs не будут создавать больше помех, чем обычные земные станции в сетях ФСС.
2. Применение станций ESOMPs на отдельных участках полос 27,5— 29,5/17,7—19,7 ГГц, совместно используемых рядом служб на равной первичной основе, требуют дополнительных исследований в Исследовательских комиссиях МСЭ-R, отвечающих за затронутые в этих полосах службы. Такие исследования могут базироваться на подходах, аналогичных тем, что были сделаны в диапазонах частот 4/6 и 12/14 ГГц с целью разрешения работы земных станций на подвижных платформах в сетях ФСС [3, 4].
3. Возможные регуляторные методы решения вопросов лицензирования и координации работы станций ESOMPs требуют дополнительного изучения и могут включать, например, следующие изменения Регламента радиосвязи:
Соответствующее решение должно быть принято компетентной конференцией по радиосвязи.
4. Для облегчения возможности расширения абонентской базы в Ка-диапазоне при вводе в действие в ближайшее время российских спутников ФСС " Экспресс-АМ5" и "Экспресс-АМ6" с полезной нагрузкой в Ка-диапазоне предлагается выпустить решение ГКРЧ об использовании полос радиочастот 29,5-30 и 19,7-20,2 ГГц земными станциями спутниковой связи, устанавливаемыми на подвижных платформах.
Литература
Опубликовано: Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2013
Посещений: 7074
Статьи по теме
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
