Управление использованием радиочастотного спектра на национальном уровне.Роль и основные задачи радиоконтроля

Введение (1)
Радиочастотный спектр является доступным всем странам природным ресурсом, который при правильном использовании позволяет повысить продуктивность национальных производительных сил и улучшить качество жизни.
В то же время этот ресурс не является бесконечным ресурсом и нуждается в оптимальном и эффективном регулировании и использовании.

Введение (2)
Практическое управление использованием радиочастотного спектра производится на двух уровнях:
на международном уровне – осуществляется Международным союзом электросвязи на основе решений принятых компетентными конференциями;
на национальном уровне – каждой администрацией в соответствии с национальным законодательством и международными обязательствами.

Введение (3)
Международное сотрудничество в радиосвязи началось в 1903 году с созыва Международной конференции по телеграфии.
Ограниченная природа радиочастотного спектра была впервые признана МСЭ первой Международной конференцией по радиотелеграфии в 1906 году.
В этом же (1906) году было произведено первое распределение полос частот в диапазонах частот 500 – 1000 Гц для общественной корреспонденции в морской службе и 188 – 500 кГц для военных и военно-морских станций.

Введение (4)
В 1927 году был создан Международный консультативный комитет по радио (МККР) и проведено распределение полос частот в диапазоне частот от 10 кГц до 60 МГц службам радиосвязи.
В 1947 был создан Международный комитет регистрации частот (МКРЧ).
В 1992 секретариаты МККР и МКРЧ были объединены в Бюро радиосвязи.
Доклад базируется на материалах и документах (справочниках, отчётах, рекомендациях), разработанных в МСЭ. В некоторых разделах также используются фрагменты презентаций, подготовленных другими сотрудниками МСЭ.

Исследования, проводимые в МСЭ
Разработка технических «стандартов» и большинства методических материалов по вопросам управления использованием спектра производится Исследовательскими комиссиями (ИК) МСЭ-Радио (в основном ИК 1).
ИК МСЭ-Р также проводят исследования и подготавливают совместные публикации с Сектором стандартизации, Сектором развития и Генеральным секретариатом МСЭ.

Базовые документы (1)
Collection of the basic texts of the International Telecommunication Union adopted by the Plenipotentiary Conference (Сборник основных документов Международного союза электросвязи утверждённых Полномочной конференцией), 2003 Edition
Radio Regulations (Регламент радиосвязи), 2004 - готовится к публикации
Финальные акты Региональных
конференций радиосвязи,
подписанных администрацией
Recommendation ITU-R SM.1047-1
National spectrum management
(Управление использованием
радиочастотного спектра на национальном уровне)

Базовые документы (2)
Вопросы управления использованием радиочастотного спектра на национальном уровне наиболее полно освещаются МСЭ-Радио «Справочнике по управлению спектра на национальном уровне» , разработанном ИК 1.
В настоящее время завершается подготовка к публикации новой версии справочника для замены предыдущей изданной в 1995 году.

Система управления использованием спектра
При создании системы управления использованием спектра необходимо определить:
Цели и задачи системы управления использованием спектра
Основные руководящие принципы, устанавливающие ответственность организации по управлению спектром
Организационная структура и процедуры
Функциональные обязанности структуры (организации), осуществляющей управление использованием спектра

Функциональная структура национальной системы
Считается, что национальная система управления использованием радиочастотного спектра должна осуществлять выполнение основных функций показанных на следующем слайде.

Создание системы управления использованием спектра
Определить национальные приоритеты в использовании радиочастотного спектра
Разработать законодательную базу, определяющую порядок использования спектра
Разработать национальную таблицу частот (учитывая международную таблицу частот)
Разработать подходы (включая экономические) и положения регламентирующих присвоение частот и лицензирование
Разработать стандарты и ТУ на использование оборудования
Создать систему регулирования и контроля за использованием спектра (включая материально-техническую базу) и так далее

Планирование использования
спектра
Задача – исходя из национальных приоритетов обеспечить оптимальное размещение (большего числа) пользователей спектра. Достигается путём:
создания эффективно функционирующей структуры (организации) управления спектром;
разработки и реализации законодательной и инструктивной базы по управлению использованием спектра;
создания условий, поощряющих эффективное использование спектра;
оптимизации национальной таблицы частот
оптимизации структуры конкретных радиосистем и служб.

Факторы влияющие на процесс планирования (1)
Основные политические и юридические факторы:
национальный закон о связи и национальная таблица распределения частот;
международные соглашения (включая соглашения в рамках МСЭ – например таблица распределения частот, Региональных организаций и т.п.);
национальная таблица распределения частот;
политика в области стандартизации;
существующая инфраструктура связи;
национальная промышленная политика;
потребители услуг связи.

Факторы влияющие на процесс планирования (2)
Основные экономические факторы:
подвижность потребителей услуг связи;
глобализация;
уровень экономического развития страны;
структура цен и тарифов на оборудование и услуги;
потребности и проблемы национального рынка услуг;
процедуры и практические методы; используемые поставщиками услуг связи;
аукционы частот и плата за частоты;
новые технологии (службы и услуги).

Факторы влияющие на процесс планирования (3)
Основные социальные и экологические факторы:
изменение потребностей в услугах связи как результат изменений в обществе;
изменение потребностей в услугах связи в результате изменения ежедневной жизни людей и рабочего времени;
требования общественной безопасности;
восприятие обществом беспроводных служб связи;
отношение к электромагнитному загрязнению, загрязнению космоса и помехам;
общественное восприятие антенн;
рост городов.

Факторы влияющие на процесс планирования (4)
Основные технические факторы:
используемые базовые технологии радиосвязи;
достижения в области микроэлектроники;
доступность оборудования радиосвязи;
достижения в области обработки сигналов и данных;
кодирования сигналов и виды модуляция;
источники питания и батареи;
технологии доступа к каналам и виды излучений;
характеристики антенного оборудования (направленность, адаптивность и т.п.);
технологии расширения спектра.

Назначение частот и лицензирование
С одной стороны при назначении частот необходимо обеспечивать работу как существующих так и новых систем радиосвязи.
С другой стороны процедура назначения частот должна минимизировать уровень вредных помех между службами радиосвязи и обеспечивать эффективное использование радиочастотного спектра и геостационарной орбиты.
Национальные методы присвоения частот должны исключать возможность возникновения неприемлемых помех от новых частотных присвоений потребителям услуг связи как внутри страны так и за её пределами.

Контроль за использованием спектра
В отношении других участников системы управления использованием спектра можно отметить, что контроль использования спектра – это "глаза и уши" процесса управления использованием спектра. Такой контроль необходим на практике, поскольку в реальной жизни санкционированное использование спектра не гарантирует его соответствия запланированному использованию.
... Цель радиоконтроля – поддержать в целом процесс управления использованием спектра, а также функции присвоения частот и планирования.
МСЭ Справочник по радиоконтролю

Основные цели радиоконтроля (1)
содействие в решении проблем электромагнитных радиочастотных помех в местном, региональном или глобальном масштабе таким образом, чтобы обеспечить одновременную совместимую работу радиослужб и станций, уменьшая и сводя к минимуму использование ресурсов;
содействие в обеспечении допустимого качества приема населением звуковых и телевизионных вещательных передач;
обеспечение необходимых данных контроля для процесса управления использованием электромагнитного спектра со стороны администрации, касающегося фактического использования частот и полос частот;

Основные цели радиоконтроля (2)
обеспечение необходимых данных контроля для программ, организуемых Бюро радиосвязи МСЭ (Бюро), например, при подготовке отчетов для конференций радиосвязи, при обращении к администрациям за конкретной помощью по вопросу устранения вредных помех, при устранении внеполосных излучений или при оказании помощи администрациям в нахождении подходящих частот;
и другие...

Другие задачи радиоконтроля (2)
На службу контроля зачастую также возлагаются задачи, непосредственно не вытекающие из Регламента радиосвязи:
оказание помощи в особых случаях, таких как проведение больших спортивных мероприятий и государственные визиты;
измерения зон радиопокрытия;
исследования радио совместимости и ЭМС;
технические и научные исследования;
и другие...

Контроль за использованием спектра
Эффективное управление использованием спектра базируется на:
точном знании ситуации в использовании частот;
контроле использования спектра и соблюдения регламентарных положений;
наличии «инструментария» для обнаружения и устранения вредных помех;
возможности устранения нарушений в использовании радиочастотного спектра (в том числе с использованием административных методов и средств);
...

Взаимосвязь между контролем использования спектра и управлением использования спектра
Функции контроля использования спектра и управления использованием спектра тесно связаны.
Объединение этих функций в интегрированной компьютерной системе может привести к существенному повышению эффективности и рентабельности обеих систем.
Крайне важно вначале разработать структуру системы управления использованием спектра, обеспечивающую целостность процесса и базу данных, содержащую всю необходимую информацию для поддержки процесса.

Базовые материалы МСЭ-Р по контролю за использованием спектра
Резолюция Ассамблеи радиосвязи ITU-R 23-1 Extension of the International Monitoring System to a worldwide scale (Расширение международной системы радиоконтроля до всемирного масштаба)
МСЭ-Р Справочник по радио-
контролю, 2002
Recommendation ITU-R SM.1139
International monitoring system
(Международная система
радиоконтроля)
Recommendation ITU-R SM.1050-2
Tasks of a monitoring service (Задачи
службы контроля)

Технические основы использования спектра
Физические законы распространения радиоволн и технические характеристики оборудования в значительной степени ограничивают возможности системы управления использованием радиочастотного спектра.
Не имея возможности изменять физические законы тем не менее можно регулировать:
технические параметры применяемого оборудования и систем радиосвязи;
средства и методы инженерного синтеза;
методы анализа электромагнитной совместимости;
использование различными системами одних и тех же полос частот.

Технические параметры
Одной из составляющих процесса оптимизации использования спектра является задание приемлемых характеристик оборудования таких как:
несущие частоты;
излучаемая мощность;
разброс частот;
ширина полосы;
уровень нежелательных излучений;
характеристики интермодуляционных излучений.

Средства и методы инженерного синтеза
В методических материалах МСЭ для оценки возможности реализации нового частотного присвоения (системы радиосвязи) рекомендуется использовать:
модели распространения радиоволн – существуют Рекомендации МСЭ-Р практически для всех диапазонов частот и для большинства радиослужб;
топографические данные – этих данных в МСЭ-Р нет.

Анализ помех
При анализе электромагнитной совместимости рекомендуется производить оценку (расчёт):
помех по совмещённому каналу;
помех по соседним каналам;
уменьшения восприимчивости приёмников вследствие воздействия мощных помех (эффекта блокирования);
вероятности возникновения помех.

Совместное использование полос частот
В соответствии с исследованиями МСЭ-Р совместное использование частотных полос службами радиосвязи возможно на базе:
частотно-территориального разноса радиосредств;
модуляционных характеристик;
ограничения мощности излучения, плотности потока мощности, углов излучения антенны и т.п.;
использования передачи точка-точка;
использования направленных и адаптивных антенн;
известных параметров помех;
использования технически-обоснованных критериев совмещения служб.

Использование «недоиспользованного» спектра

Экономика радиочастотного спектра
По мнению многих специалистов дисбаланс между потребностями в спектре и наличным частотно-территориальным ресурсом может быть устранён с помощью экономических методов управления использованием спектра.
Основные методы:
дерегулирование - измение правил определяющих доступ к радиочастотному спектру;
делегирование - передача части функций по управлению РЧС от государства частному сектору;
использование платы за использование спектра (ценового механизма ).

Цели внедрения экономических методов
Стимулирование повышения эффективности использования радиочастотного спектра;
присвоение радиочастотного спектра наиболее общественно ценным радиосистемам;
удовлетворение наибольшего количества заявок
обеспечение гибкости при коммерческих и технологических изменениях;
изменение источника финансирования Государственной системы управления радиочастотным спектром.

Материалы МСЭ-Р по экономическим методам
Report ITU-R SM.2012-1, Economic aspects of spectrum management (Экономические аспекты управления использованием радиочастотного спектра)
Recommendation ITU-R SM.1603 Spectrum redeployment as a method of national
spectrum management (Перераспределение частот как один из методов управления спектром на национальном уровне)

Автоматизация управления использованием спектра (1)
Автоматизированная система может осуществлять поддержку следующих основных функций по управлению использованием спектра:
частотное планирование;
выделение частот службам радиосвязи;
присвоение частот и лицензирование;
координацию частотных присвоений;
международную нотификацию;
сопровождение стандартов, ТУ и разрешений на использование оборудования;
контроль за использованием радиочастотного спектра.

Автоматизация управления использованием спектра (2)
При этом система должна обеспечивать:
хранение и сопровождение базы данных;
создание отчётов, связанных с функциями управления использованием спектра;
обработку запросов пользователей системы (как стандартных так и нестандартных);
расчёт различного рода оплат (за лицензии, спектр и т.п.);
расчёт электромагнитной совместимости радиосредств (моделирование отдельных компонентов и систем радиосвязи, потерь распространения и т.п.) и так далее...

Состав базы данных системы
Минимально база данных должна включать:
международную и национальную таблицы частот;
данные частотных присвоений;
данные о выданных лицензиях;
данные используемого и разрешённого к использованию оборудования;
данные по оплате различного рода сборов;
данные по координации присвоений;
данные радиоконтроля
желательно наличие цифровых карт.
Без точных записей в БД может быть нарушена целостность процесса управления использованием спектра.

Материалы МСЭ-Р по автоматизации(1)
МСЭ-Р Справочник по
компьютерным методам управления использованием радиочастотного
спектра, 1999, Женева
(начата подготовка новой версии)
Recommendation ITU-R SM.667
National spectrum management data
(Данные национальной системы
управления использованием
радиочастотного спектра)
Recommendation ITU-R SM.1413 Radiocommunication Data Dictionary
for notification and coordination
purposes (Словарь данных, используемых для нотификации и координации)

Оценка эффективности использования радиочастотного спектра
Исходя из ограниченной природы радиочастотного спектра мера эффективности использования спектра является одним из решающих критериев при выделении частот службам радиосвязи и при присвоении частот отдельным системам радиосвязи.
В тоже время для различных служб радиосвязи используются различные методики и критерии оценки эффективности использования радиочастотного спектра.

Оценка эффективности использования спектра
Определение меры эффективности использования спектра SUE (Spectrum utilization efficiency) - Рекомендация МСЭ-Р SM.1046:
U = B x S x T
где:
U – «объём» используемого спектра;
B – используемая полоса частот;
S – обслуживаемое пространство;
T – время функционирования.
где:
М – объём передаваемой информации

Сравнение систем радиосвязи
Коэффициент относительной эффективности:
RSE = SUEисследуемой системы/SUEэталонной системы
В качестве «эталонной» может использоваться:
теоретически реализуемая система;
широко используемая система, являющаяся «de facto» промышленным стандартом.
Сравнивать можно только системы обеспечивающие одинаковые (однотипные) услуги

Пример расчёта эффективности эффективности использования спектра системой сотовой связи
Базируясь на упомянутой ранее методике можно рассчитать эффективность системы сотовой связи:
где:
Erlangs – общий трафик передаваемый системой;
BW – ширина полосы частот системы;
Area – общая площадь зоны обслуживания.

Рекомендации МСЭ-Р по эффективности использования радиочастотного спектра
Recommendation ITU-R SM.1046-1 Definition of spectrum use and efficiency of radio system (Определение использования спектра и эффективности систем радиосвязи)
Recommendation ITU-R SM.855-1 Multi-service telecommunication systems (Многофункциональные системы электросвязи)
Recommendation ITU-R SM.1055 The use of spread spectrum techniques (Использование методов расширения спектра)

Пример оценки использования спектра

Где и как получить материалы МСЭ?
приобрести через ИНТЕРНЕТ используя «электронный киоск»:
http://www.itu.int/publications/index.html
заказать по почте
взять со страниц Исследовательских комиссий:
http://www.itu.int/ITU-R/study-groups/index.asp
получить через ИНТЕРНЕТ 3 рекомендации в год бесплатно. Как получить на:
http://www.itu.int/publications/bookshop/how-to-buy.html#free
многие программы и данные доступны со страниц Управлений космических и наземных служб:
http://www.itu.int/ITU-R/space/index.html,
http://www.itu.int/ITU-R/terrestrial/index.html