Анализ возможности использования диапазона 2000-3000 МГц для РЭС перспективных технологий

Введение

XXI век - это эпоха бурного развития и конвергенции информационных и теле­коммуникационных технологий, призванных сегодня ускорять развитие мировой экономики и социальной среды общества.

В последние годы во всём мире наблюдается повышенный интерес к системам беспроводного доступа. Наблюдается лавинообразный рост производства оборудования. Оборудование различных производителей появляется практически сразу после объявления о стандартизации технологии. Понятия WiFi, WiMax, FWA, RLAN и другие прочно вошли в обиход специалистов в области радиосвязи, несмотря на недавнее происхождение.

Интерес к системам радиодоступа вызван их способностью решить проблему доставки услуг связи непосредственно абоненту: проблемы последней мили и последнего шага.

Средства беспроводных коммуникаций позволят в соответствии с развиваемыми проектами сэкономить значительное количество тепла, электроэнергии и обеспечат нахождение человека в удобном и индивидуально приспособленном домашнем информационном пространстве, где все бытовые устройства включены в единую беспроводную информационную сеть.

Развитие систем радиодоступа – сложный и многоплановый процесс. К настоящему времени системы радиодоступа прошли несколько поколений и предоставляют услуги телефонной связи, передачи данных и телематических служб. Совершенно очевидно, что предстоит большая практическая работа, связанная с решением комплекса научно-исследовательских и организационно-технических вопросов.

Одной из ключевых проблем для развертывания и эксплуатации сетей широкополосного мобильного радиодоступа является обеспечение их  необходимым радиочастотным спектром.

1. Общие данные о загрузке диапазона частот 2-3 ГГц

Использование в России полос частот для сетей широкополосного мобильного радиодоступа регламентируется «Таблицей распределения полос частот между радиослужбами Российской Федерации в диапазоне частот от 3 кГц до 400 ГГц», согласно которой полоса 2-3 ГГц на территории Российской Федерации распределена на первичной основе фиксированной и подвижной службам. Ниже в таблице 1.1 приведено Национальное распределение полосы частот 2-3 ГГц.

Таблица 1.1

Распределение полосы частот 2-3 ГГц между радиослужбами в Российской Федерации

Следующие примечания к Таблице распределения детализируют использование данных полос:

Примечание 202: «Отдельные участки полосы частот 1550 - 2100 МГц используются действующими радиорелейными станциями (РРС) прямой видимости с установленными ограничениями. Новые разработки и закупки за границей РРС прямой видимости гражданского назначения должны осуществляться в полосе частот 1700 - 2100 МГц».

Примечание 214: «Отдельные участки полосы частот 1550 - 2100 МГц могут использоваться малоканальными тропосферными РРС в районах Крайнего Севера, Дальнего Востока и Сибири при согласовании установленным порядком».

Примечание 218: «Полоса частот 1940-2060 МГц может использоваться действующими средствами воздушной радионавигации (радиовысотомерами малых высот) до конца амортизационного срока. Разработка новых средств воздушной радионавигации в данном диапазоне не разрешается».

Примечание 219: «Отдельные участки полосы частот 2000 - 2100 МГц могут использоваться службой космической эксплуатации при условии принятия организационно-технических мер по исключению помех РРС и с установленными Регламентом радиосвязи ограничениями на мощность излучения земных станций и на плотность потока мощности у поверхности земли».

Примечание 220: «Полоса частот 2096 - 2120 МГц может использоваться службой космической эксплуатации при условии согласования пунктов размещения земных станций установленным порядком и с учетом ограничений, установленных Регламентом радиосвязи».

Примечание 221: «Полоса частот 2096 - 2120 МГц используется метеорологической спутниковой службой при условии согласования пунктов размещения земных станций установленным порядком».

Примечание 222: «Полосы частот 2110 - 2120 МГц и 2290 - 2300 МГц могут использоваться службой космических исследований (дальний космос). Плотность потока мощности излучения космических станций у поверхности Земли не должна превышать норм, установленных Регламентом радиосвязи. Места установки земных станций должны согласовываться установленным порядком».

Примечание 223: «Отдельные участки в полосах частот 2025 - 2110 МГц и 2200 - 2290 МГц могут использоваться службами космической эксплуатации, космических исследований и спутниковой службы исследования Земли при условии соблюдения норм, установленных Регламентом радиосвязи, и согласования рабочих частот и мест установки земных станций установленным порядком».

Примечание 227: «Отдельные участки полосы частот 2100 - 2700 МГц могут использоваться РРС прямой видимости, а также системами распределения программ телевидения».

Как видно, полоса 2100-3000 МГц имеет категорию ПР, то есть является полосой, предназначенной для преимущественного использования РЭС правительственного назначения.

2. Анализ нормативной базы по использованию частот  диапазона 2-3 ГГц для систем беспроводного доступа (по состоянию дел на 2006 год)

Общий порядок оформления разрешений на использование частот для любых систем беспроводного доступа показан на рисунке 2.1.

Сведения об установленных правилах оформления разрешений на использование частот для систем беспроводного доступа  в полосе 2-3 ГГц приведены в таблице 2.1

Рисунок 2.1
Общий порядок оформления разрешений на использование частот для систем беспроводного доступа

Таблица 2.1

Правила оформления разрешений на использование частот для систем беспроводного доступа  в полосе 2-3 ГГц

Примечание к  таблице:
Римские цифры обозначают  категории населенных пунктов по численности населения;

Категория I – города с численностью населения более 1 млн. чел.

Категория II – города с численностью населения от 250 тыс. чел до 1 млн. чел.

Категория III – города с численностью населения от 100 тыс. чел до 250 тыс. чел.

Категория IV – территория Российской Федерации, за исключением городов с численностью населения более 100 тыс. чел

Рассмотрим существующие решения ГКРЧ подробнее.

1. Решением ГКРЧ Об уточнении условий использования полосы радиочастот 2400-2483,5 МГц № 2/7 от 25.09.2000 разрешается использование юридическими и физическими лицами на вторичной основе отдельных радиочастот в пределах полосы 2400-2483,5 МГц для разработки и производства в Российской Федерации, закупки за границей, продажи и приобретения на внутреннем рынке Российской Федерации и эксплуатации оборудования беспроводной передачи данных без оформления частных решений ГКРЧ для каждого конкретного заявителя, при условии выполнения следующих требований:

2. Решением ГКРЧ № 13/2 от 29.10.2001 О результатах НИР "Исследование проблем повышения эффективности использования частотного ресурса в диапазоне 2400-2483,5 МГц радиоэлектронными средствами различного назначения"

3. Решением ГКРЧ №  05-10-01-001 от 28 ноября 2005 года «Об использовании полос радиочастот радиоэлектронными средствами фиксированного беспроводного доступа» с целью повышения эффективности использования радиочастотного спектра радиоэлектронными средствами фиксированного беспроводного доступа

4. Решением ГКРЧ №  06-16-03-001 от 04.09.2006 «Об условиях совместного использования полосы радиочастот 2500-2700 МГц радиоэлектронными средствами гражданского назначения» решено:

Выводы

Учитывая преимущества цифровых технологий перед аналоговыми, прежде всего, необходимо провести организационно-технических мероприятия по модернизации парка оборудования сетей MMDS в Российской Федерации и переводу их работы в цифровые режимы. Это освободит значительную часть спектра (до 150 МГц) в полосе частот 2500-2700 МГц во многих регионах России и создаст предпосылки для выбора наиболее предпочтительных вариантов использования данной полосы частот перспективными технологиями гражданского назначения. Другой мерой, приемлемой как для рассматриваемой полосы частот 2500-2700 МГц, так и для полосы 2300-2400 МГц является перевод на вторичную основу или вывод в другие полосы частот радиорелейных линий.

Высвобождение частотного ресурса в полосе частот 2500-2700 МГц возможно как на основе перераспределения спектра после перехода от аналоговых систем MMDS к цифровым системам, так и на основе конверсии полос частот, занимаемых РЭС военного назначения. При переходе от аналоговых MMDS, занимающих частотный ресурс в 190 МГц, к цифровым MMDS, для которых достаточным для организации коммерчески конкурентно способных систем является ресурс в 50 МГц, реально высвободится частотный ресурс в 140 МГц. Мероприятия по конверсии полосы частот 2500-2700 МГц должны осуществляться в соответствии с общей методологией проведения конверсионных мероприятий. Предположительно при их проведении объемы высвобождаемого спектра могут составлять по регионам России от 50 МГц до 140 МГц.

Переход на новые технологии позволит повысить пропускную способность сетей и увеличить перечень предоставляемых услуг. Мобильный беспроводный доступ является новым видом подвижной связи. Развитие мобильного доступа позволит дополнить развивающиеся сети сотовой подвижной связи услугами высокоскоростного беспроводного доступа. Данные сети являются сетями общего пользования и позволят предоставлять услуги по передаче данных широкому кругу пользователей. Создание таких сетей предусматривает выделение частотного ресурса операторам связи для покрытия конкретных территорий. Низкие полосы частот до 3 ГГц являются наиболее предпочтительными для оказания услуг подвижной связи, переход в более высокие диапазоны усложняет реализацию мобильных сетей. По этой причине полоса 2500-2700 МГц более предпочтительна для предоставления услуг мобильного доступа, чем для фиксированного доступа. Однако для создания сетей мобильного беспроводного доступа потребуется пересмотреть регулирование данной полосы с целью создания крупных операторских сетей беспроводного доступа. Это потребует предварительного высвобождения части спектра для начального выделения частотного ресурса операторам этих сетей. Также следует предусмотреть конкурсный механизм выдачи лицензий операторам мобильного беспроводного доступа и необходимого частотного ресурса.

При развитии мобильного беспроводного доступа в полосе 2300-2400 МГц необходимо запретить создание сетей фиксированного беспроводного доступа в полосе 2500-2700 МГц, использующих для обратного канала полосу 2300-2400 МГц. Иначе будет невозможно высвобождение спектра в полосе 2300-2400 МГц для мобильного доступа. Также необходимо стимулировать переход уже существующих сетей с обратным каналом в 2300-2400 МГц на технологии реализующих дуплекс в полосе 2500-2700 МГц (TDD или FDD).

Специальному рассмотрению подлежит ситуация, сложившаяся с использованием полосы частот 2500-2700 МГц в г.г. Москва и Санкт-Петербург. В Москве и Санкт-Петербурге практически весь частотный ресурс в диапазоне 2500-2700 МГц распределен для систем MMDS, что по условиям ЭМС практически исключает возможность работы в этом диапазоне РЭС фиксированной и радиолокационной служб (РЭС военного назначения). Следовательно, в Москве и Санкт-Петербурге возможна разработка плана использования частот цифровыми системами MMDS и системами беспроводного доступа.

Для выяснения ситуации с распределением спектра по другим регионам России необходимо провести работы по определению потребности Минобороны в частотном ресурсе для систем передачи информации, РЛС обнаружения воздушных целей и РРЛ по регионам страны. До проведения этих работ выделение полос радиочастот и присвоение (назначение) радиочастот или радиочастотных каналов для РЭС цифровых систем MMDS и РЭС систем беспроводного доступа в полосе радиочастот 2500-2700 МГц должно осуществляться при условии, что заявляемые параметры РЭС соответствуют утвержденным ГКРЧ тактико-техническим характеристикам и на основании заключения экспертизы о возможности использования заявленных РЭС и их электромагнитной совместимости с действующими и планируемыми для использования радиоэлектронными средствами.

Принятие решения о проведении мероприятий, направленных на выделение частотного ресурса РЭС широкополосного мобильного радиодоступа, должно основываться на следующих соображениях:

• Полоса частот  2100-3000 МГц имеет категорию ПР и интенсивно используется различными РЭС военного и специального применения.
• Учитывая характеристики распространения радиоволн, для систем подвижной связи наиболее благоприятными являются полосы частот до 3 ГГц.
• Необходимо предусмотреть наличие спектра для удовлетворения потребностей систем связи 3-го поколения в частотном ресурсе в полосах 2025 – 2200 МГц.
• В полосе часто 2300-2400 МГц до сих пор еще не принято решения ГКРЧ о внедрении систем широкополосного фиксированного радиодоступа, следовательно, у регулятора нет опыта распределения частот этого диапазона.
• Полоса частот 2400-2483,5 МГц давно и чрезвычайно интенсивно используется различными радиоэлектронными средствами гражданского применения – от операторских сетей до внутриофисных сетей связи и маломощных устройств передачи данных стандарта Bluetooth.
• Полоса частот 2500-2690 МГц давно и интенсивно используется системами распределения телевизионных программ MMDS. В наиболее населенных территориях страны развернуты полномасштабные системы MMDS, использующие практически весь доступный частотный ресурс.
• Выше частоты 2690 МГц работают системы радиолокационной службы, перевод который в другие полосы частот будет, очевидно, связан с большими затратами времени и финансовых средств. И, следовательно, может считаться, нецелесообразным.
• Желательно иметь достаточно четкий прогноз относительно объема и территориального распределения формирующегося в Российской Федерации спроса на услуги широкополосного мобильного радиодоступа.
• Желательно иметь данные о минимально необходимом частотном ресурсе для функционирования сетей широкополосного мобильного радиодоступа.