Национальные особенности распределения радиочастотного спектра

Сегодня одним из наиболее активно развивающихся видов телекоммуникации является радиосвязь, в особенности персональная, предоставляемая наземными сотовыми сетями. Однако плотность населения на большей части Земли невысока, а потому применение сетей такого типа вне крупных городов малоэффективно, да и обеспечение на их основе глобальной связи экономически нецелесообразно. В то же время освоение космического пространства и использование его для организации связи становится одним из ведущих направлений развития телекоммуникационных услуг. Стратегически значимой считают для себя космическую связь уже более 120 стран мира, а примерно 20 из них весьма активно действуют на этом рынке. Не случаен поэтому и рост интереса к использованию небольших низкоорбитальных спутников, позволяющих легко предоставлять самые разнообразные услуги связи -- от низкочастотной передачи данных до телефонии.

Глобальная персональная спутниковая связь -- это принципиально новый вид услуг на мировом телекоммуникационном рынке. Она предназначена прежде всего для "соединения" абонентов в любых географических точках на поверхности Земли в любое время с помощью специализированных персональных радиосредств. При использовании технических решений по сопряжению с другими сетями связи, проводными и беспроводными, спектр этих услуг может быть достаточно широк. Реальностью наших дней стали низкоорбитальные спутниковые системы, такие как Iridium и "Гонец", которые уже сейчас способны осуществлять персональную спутниковую связь в глобальном масштабе. На разных стадиях развертывания находятся низкоорбитальные спутниковые системы Globalstar, "Сигнал", ICO и др.

Применяемые в системах персональной спутниковой связи (СПСС) мобильные персональные радиосредства (носимые и возимые терминалы) должны удовлетворять целому ряду требований, в частности обеспечивать работу во всей зоне обслуживания глобальной СПСС, гарантированное качество связи при передаче и приеме информации, а также возможность установления соединения с другим абонентом этой системы в любое время вне зависимости от его местоположения.

Однако сегодня эти требования вступают в конфликт с реалиями существующих сетей радиосвязи, с которыми они должны "делить" используемый для связи радиочастотный спектр. Проблемы эти, к сожалению, закономерны, поскольку разработчики иногда недопонимают всей важности их разрешения на начальном этапе создания данных систем, а часто и не желают учитывать эксплуатационные характеристики наземных систем радиосвязи.

Состояние достояния

Известно, что в основе определения необходимого частотного ресурса лежит принцип обеспечения самоокупаемости затрат на создание и эксплуатацию системы связи в наиболее короткие сроки. При этом разработчик спутниковой системы исходит из возможности реализации таких технических решений, которые позволят обслуживать на коммерческой основе максимальное число абонентов, обеспечивая при этом требуемое качество связи. Парадокс заключается в том, что необходимый для такого обслуживания частотный ресурс выбирается без учета занятости планируемых полос радиочастот радиоэлектронными средствами (РЭС) других радиослужб.

И здесь самое время напомнить, что частотный ресурс является достоянием государства и специального частотного диапазона для коммерческого использования ни в России, ни в других странах мира не предусмотрено. Регулирование выделения частотного спектра осуществляется на государственной основе, и его использование регламентируется исходя из следующих принципов:

  • равенство прав юридических и физических лиц при осуществлении деятельности в области связи и использовании частотного спектра;
  • рациональное, эффективное и научно обоснованное использование разрешенного частотного спектра при соблюдении требуемого качества функционирования РЭС в условиях реально сложившейся электромагнитной обстановки;
  • регулирование распределения и использования частотного спектра на основе международного и государственного права.

В настоящее время все потребности систем подвижной спутниковой связи в частотном обеспечении удовлетворить практически невозможно, поскольку наиболее "освоенный" участок радиочастотного спектра, а именно диапазон частот ниже 2,5 ГГц, занят другими системами связи. Данная проблема существует во всем мире, но для нас она особенно актуальна: в России участки радиочастотного спектра в этом диапазоне, планируемые для использования системами подвижной спутниковой связи, прочно закреплены за государственными структурами, ответственными за оборону страны, организацию правительственной связи, обеспечение безопасности полетов и т. д.

Формирование зоны покрытия низкоорбитальной СПСС

Следует также отметить, что глобальные СПСС не имеют особого статуса, который давал бы им преимущество перед другими космическими системами при распределении радиочастотного спектра. В зависимости от решаемых задач полосы радиочастот для них должны выделяться в соответствии с Регламентом Радиосвязи, где роль СПСС определяется по поддерживаемым ими радиослужбам. В Таблице распределения полос частот между радиослужбами Российской Федерации (утверждена решением ГКРЧ России 8.04.96 г.) специальных полос частот для использования низкоорбитальными спутниковыми системами не предусмотрено. Такие спутниковые системы должны использовать радиочастоты, предназначенные для тех видов космических и спутниковых радиослужб, которые в этих системах реализованы.

Как правило, СПСС разрабатываются для применения в диапазонах радиочастот ниже 2,5 ГГц, и это обусловлено прежде всего тем, что для них существуют наиболее простые технологические решения космических и наземных элементов спутниковых систем. Необходимо подчеркнуть, что в настоящее время в полосе частот ниже 2,5 ГГц для подвижной спутниковой службы выделен относительно небольшой участок спектра (около 9%). Он сосредоточен в основном в диапазонах частот 1530--1559 МГц (радиолиния "космос--Земля") и 1626,5--1660,5 МГц (радиолиния "Земля--космос"). Однако планируется предоставить глобальным СПСС также диапазоны частот 1980--2010 МГц ("Земля--космос") и 2170--2200 МГц ("космос--Земля ") для использования в международных масштабах.

В силу сложившихся в России экономических, а потому объективных обстоятельств, сдерживающих создание и развитие национальных низкоорбитальных систем подвижной спутниковой связи, на российский рынок устремились поставщики телекоммуникационных услуг иностранных систем подвижной спутниковой связи, таких как Iridium, Globalstar, Orbcomm, ICO и др. Зарубежные компании, владельцы космического сегмента, предлагающие обеспечить российского потребителя услугами связи, чаще всего при создании российских наземных сегментов этих систем не учитывают, каким образом распределены диапазоны частот в национальной Таблице для служб подвижной спутниковой связи, а руководствуются исключительно технологическими решениями, заложенными в систему. Несомненно, отсутствие конкурентов на рынке услуг подвижной персональной спутниковой связи позволяет в сравнительно короткие сроки занять на нем устойчивое положение. Но, покупая эти услуги, необходимо понимать, во-первых, что рынком будет управлять тот, кто владеет и управляет космическим сегментом, и, во-вторых, что возможен конфликт между российскими наземными сегментами глобальных СПСС и действующими радиоэлектронными средствами других радиослужб в полосах совместного использования, обусловленный требованиями их электромагнитной совместимости, не считая прочих политических, правовых, экономических и технических проблем. Особенно это характерно для глобальных СПСС на базе низкоорбитальных спутников.

Теория и практика

Скажем прямо, с появлением на телекоммуникационном рынке России низкоорбитальных систем подвижной спутниковой связи резко обострились проблемы частотного обеспечения. В сущности, эти проблемы определяются "физической природой" работы низкоорбитальных систем. Дело в том, что зона обслуживания низколетящего спутника в виде "пятна" диаметром в несколько тысяч километров перемещается по земной поверхности и (в зависимости от ее размера) доступна абоненту в течение 10--15 минут. Для обеспечения непрерывности связи необходима непрерывная смена зон обслуживания, создаваемых следующими друг за другом спутниками, и соответствующее переключение линии связи между двумя абонентами. При этом изменение в пространстве и времени положения орбитальной группировки космического сегмента неизбежно приводит к временным изменениям в состоянии формируемой ею глобальной зоны обслуживания. Очевидно, что такая изменяемая структура зоны обслуживания требует нетрадиционных подходов к решению вопросов частотного обеспечения радиоэлектронных средств наземного сегмента низкоорбитальной системы связи. В первую очередь это относится к мобильным абонентским терминалам, для которых обеспечение их электромагнитной совместимости с действующими радиоэлектронными средствами других радиослужб особо актуально.

У нас в стране была проведена серия специальных исследований по применению радиоэлектронных средств глобальных СПСС на территории РФ и проанализированы возможности их частотного обеспечения. Вот краткие выводы по результатам этих исследований.

  1. Использование радиоэлектронными средствами СПСС полос радиочастот должно быть скоординировано с российскими космическими системами, использующими те же полосы. Координация должна проводиться в соответствии с действующими процедурами Международного союза электросвязи.
  2. Обеспечение электромагнитной совместимости наземных радиоэлектронных средств систем подвижной спутниковой связи, работающих в полосах радиочастот, общих с радиоэлектронными средствами других радиослужб, требует введения либо территориальных, либо частотных ограничений на их применение. Однако введение каких-либо территориальных ограничений на применение абонентских мобильных терминалов заведомо неисполнимо в силу того, что нельзя ограничить право абонента любой СПСС на перемещение по территории РФ. Введение же частотных ограничений на работу абонентских мобильных терминалов в пределах относительно небольшой территории радиусом в несколько десятков километров автоматически переносит эти ограничения на всю зону, обслуживаемую лучом спутника (радиусом в несколько тысяч километров), в пределах которой эта территория (или даже ее часть) может находиться.
  3. Реализация Резолюции 46 Регламента Радиосвязи относительно процедуры координации частотных присвоений абонентским терминалам СПСС с радиоэлектронными средствами, расположенными в сопредельных с Россией государствах (а таковых насчитывается более 20), может потребовать введения частотных и территориальных ограничений на их применение в приграничной зоне, что автоматически распространится на значительные площади много дальше этой зоны.
  4. Необходимость частотного, территориального и временного регламентирования при применении мобильных абонентских терминалов СПСС в отдельных районах РФ в сочетании с невозможностью ограничения прав абонента на применение персонального радиотелефона и перемещения по всей стране создают проблему, решением которой может стать выделение полос радиочастот, а также присвоение их конкретных номиналов только на вторичной основе.

Последний пункт выводов особенно важен, поскольку использование разрешенного радиочастотного спектра на вторичной основе означает введение дополнительных ограничений при применении абонентских мобильных радиотелефонов. Эти ограничения регламентируют требования к радиотелефонам СПСС по помехозащищенности связи:

  • они не должны быть причиной помех в работе радиоэлектронных средств первичных радиослужб, которым радиочастоты уже присвоены или могут быть присвоены в дальнейшем;
  • не могут иметь средства защиты от помех со стороны радиоэлектронных средств первичных радиослужб;
  • могут иметь средства защиты от помех со стороны РЭС той же самой радиослужбы или другой вторичной радиослужбы, которым эти же радиочастоты могут быть присвоены в дальнейшем.

Очевидно, что согласие российских операторов СПСС на использование абонентскими мобильными радиотелефонами частотных присвоений (радиочастот) на вторичной основе заведомо вступает в неразрешимое противоречие с условиями полученной ими лицензии на право осуществления деятельности по связи на территории РФ.

* * *

Таковы на сегодняшний день необходимые условия применения на территории РФ систем подвижной спутниковой связи. Ясно, что решить столь сложный вопрос так, чтобы и волки были сыты, и овцы целы, можно только после изыскания минимально необходимого для обеспечения максимального количества услуг СПСС радиочастотного ресурса. И хотя исследование возможностей частотного обеспечения радиоэлектронных средств СПСС еще не завершено, уже очевидно, что для радикального решения этой проблемы необходимо освобождение отдельных участков спектра радиочастот и перевод действующих в них радиослужб в другие диапазоны. Однако этот путь требует существенных временных и финансовых затрат, порой превышающих затраты собственно на создание и развертывание систем подвижной спутниковой связи.

ОБ АВТОРЕ

Владимир Викторов -- независимый автор. С ним можно связаться по адресу nets@networld.ru (Викторову).

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями