Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Модели распространения радиоволн, методы предсказания. - презентация

1 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Модели распространения радиоволн, методы предсказания напряжённости поля и потерь распространения, применяемые МСЭ-R Александр Васильев и Кевин Хьюз Международный союз электросвязи Бюро радиосвязи Департамент исследовательских комиссий Международный союз электросвязи Центр повышения квалификации для стран Европы и СНГ, Киев, Украина

2 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ В каких случаях необходима оценка потерь распространения? 1. При проектировании и создании систем радиосвязи требуемый уровень сигнала? требуемая зона покрытия? время и период работы системы? требуемое качество?

3 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ В каких случаях необходима оценка потерь распространения? 2. Совместимость с другими системами и службами уровень мешающего сигнала (сигналов)? зона помех? период и время наличия мешающего сигнала? снижение качества обслуживания? Возможна ли совместная работа?!

4 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Модели распространения и частотные диапазоны (1) Диапазон частот ЧастотаМода ОНЧ3-30 кГцволноводная НЧ кГцземная волна, пространственная волна СЧ0,3-3 МГцземная волна, пространственная волна ВЧ3-30 МГцпространственная волна

5 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Модели распространения и частотные диапазоны (2) Диапазон частот ЧастотаМода ОВЧ МГцпространственная волна, тропосферное рассеяние, дифракция, линия прямой видимости УВЧ0,3-3 ГГцпространственная волна, тропосферное рассеяние, дифракция, линия прямой видимости СВЧ3-30 ГГцлиния прямой видимости КВЧ ГГцлиния прямой видимости

6 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Основные факторы, при оценке распространения радиоволн 1. Эффекты распространения, обусловленные подстилающей поверхностью и препятствиями на пути волны 2. Эффекты распространение в тропосфере: для чистой атмосферы 3. Эффекты распространение в тропосфере: для загрязнённой атмосферы 4. Эффекты распространение в ионосфере - частотно-зависимы

7 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Изменчивость среды распространения Климат в тропосфере Температура, давление, водяные пары Интенсивность дождя Покрытие облаками Изменения в ионосфере следовательно: зависят от места (региона) - климата, времени года, и в ряде случаев, времени дня/ночи (например: умеренный, тропический, экваториальный климат; лето, зима)

8 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Исследовательская комиссия 3 (ИК-3) «Распространение радиоволн» Задачи: Изучение природы распространения радиоволн в ионизированной и неионизированной среде, влияния осадков, эффекта преломления радиоволн и характеристики радио шума в целях усовершенствования радио систем. СТРУКТУРА (рабочие группы): РГ 3J - Основы распространения радиоволн РГ 3K - Распространение пункт-зона РГ 3L - Ионосферное распространение РГ 3M - Распространение зона -зона и «Земля-космос»

9 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ ИК 3 – «Распространение радиоволн» Ключевые вопросы Создание и уточнение карт радиометеорологических параметров: –климатических карт (осадков, водяных паров, и т.п.); –карт коэффициентов преломления радиосигнала для различных территорий; –карт проводимости земной поверхности, и т. д. Предсказание потерь распространения: –для полезного сигнала и мешающих воздействий; –на трассе Земля-космос; –в локальных радио сетях; –для сигналов служб радиовещания (в том числе цифрового) и подвижной связи.

10 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Публикации ИК 3 (других ИК) Рекомендации Справочники Отчёты Все публикации ИК подготавливаются на основе входных документов, направленных участниками данной исследовательской комиссии (Государствами-Членами МСЭ и организациями/предприятиями членами сектора МСЭ-Р), после обсуждения и одобрения на собрании ИК. Процедуры обсуждения, одобрения и принятии публикаций разрабатываются и утверждаются Ассамблеей радиосвязи.

11 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ ИК 3 – Распространение радиоволн. Справочники Кривые распространения радиоволн по поверхности Земли Ионосфера и её влияние на распространение радиоволн Применение данных о распространении радиоволн для прогноза канала связи Земля- космос Распространение радиоволн систем наземной и подвижной связи в ОВЧ и УВЧ диапазонах частот По радиометеорологии...

12 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Рекомендации МСЭ-R Серия Р рекомендаций 1. Базовые рекомендации: Основы (например определения) Радиошум Эффекты распространения – влияние почвы, влияние препятствий Радиометеорология Ионосферные эффекты

13 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ 2. Методы предсказание напряжённости поля: –Методы предсказание для наземных трасс –Методы предсказания для трасс Земля- космос –Совместное использование частот, методы предсказания уровней помех и координация Рекомендации МСЭ-R Серия Р рекомендаций

14 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Примеры рекомендаций МСЭ-R, относящихся к базовым понятиям: P.526Распространение радиоволн за счёт дифракции P.833Потери за счёт растительности P.835Эталонные стандартные атмосферы P.676Ослабление в атмосферных газах P.453Индекс рефракции радиоволн: его формула и данные о рефракции P.837Характеристики осадков, используемые для моделирования распространения радиоволн P.1240Максимальная применимая частота (MUF) и предсказание линии Рекомендации МСЭ-R Серии Р

15 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Отражение радиоволн Рекомендация МСЭ-R P.526 «Распространение радиоволн за счёт дифракции» Дифракция (отражение) от гладкой сферической Земли Дифракция обусловленная препятствиями и неровной поверхностью: –Препятствия моделируемые клиновидными неоднородностями –Теория Френеля –Единичное гладкое препятствие –Множественные препятствия multiple obstacles –Проводящая клиновидная неоднородность

16 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Преломление радиоволн Рекомендация МСЭ-R P.453 « Индекс рефракции радиоволн: его формула и данные о рефракции» Формулы для расчёта индекса рефракции (искривление траектории волны, вызванные неоднородным строением тропосферы, главным образом по вертикали) для атмосферы Вертикальный градиент рефракции Оценка волноводных эффектов Цифровая карты с данными для расчёта индекса рефракции для различных времён года (доступны с ИНТЕРНЕТ страницы Исследовательской комиссии 3 по адресу: groups/rsg3/databanks/troposph/index.html)

17 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Моделирование осадков Рекомендация МСЭ-R P.837 «Характеристики осадков, используемые для моделирования распространения радиоволн» Цифровые карты с указанием значений интенсивности осадков превышаемых в указанном проценте времени среднего года для всей поверхности Земли –базируются на данных за 15 лет –доступны с ИНТЕРНЕТ страницы Исследовательской комиссии 3 по адресу: groups/rsg3/databanks/troposph/rec837)

18 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Рекомендации МСЭ-R Серия Р рекомендаций Примеры Рекомендаций для предсказания напряжённости поля: P.533Предсказание для ВЧ диапазона P.1546Пункт-зона, МГц P.1238В помещениях, 900 МГц-100 ГГц P.530Наземные службы; прямая видимость P.618Земля-космос (фиксированная спутниковая служба) P.681Подвижная спутниковая служба P.452Помехи на поверхности Земли, > 0.7 ГГц

19 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Предсказание напряжённости поля в ВЧ диапазоне - Рекомендация МСЭ-R P.533 «Метод прогнозирования распространения радиоволн на ВЧ» Входные данные Координаты пути частота (2-30 MГц) параметры системы месяц и год солнечная активность Результаты Средне-месячные данные: максимально применимая частота (MUF) напряжённость на входе приёмника мощность на входе приёмника отношение сигнал/шум наименьшая применимая частота (LUF) базовая надёжность линии (BCR)

20 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Программа REC533 Программа REC533 – компьютерная реализация Рек. МСЭ-R Р.533 для оценки распространения ВЧ ионосферных волн и эксплуатационных характеристик радиолиний в диапазоне 2-30 МГц Усиление антенны оценивается в соответствии с Рек. МСЭ-R BS.705 Применима для планирования систем, управления использованием частот и диагностики эксплутационных характеристик Доступна с ИНТЕРНЕТ страницы ИК 3 по адресу:

21 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Пункт-зона Рекомендация МСЭ-R P.1546 «Метод прогнозирования на трассах пункт–зона для наземных служб в диапазоне частот МГц» Используется для предсказание напряжённости поля для наземных радиовещательных и подвижных служб: –расстояние 1 – км –различные проценты времени % –земля, море и смешенные пути –предсказание как с использованием базы данных о поверхности так и без оной –зависимость от изменений градиента рефракции для заданного региона

22 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Трассы Земля – космос - Рек. МСЭ-R P.618 «Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования, необходимые для проектирования систем связи Земля-космос» Ослабление атмосферными газами Ослабление, деполяризация и рассеяние в гидрометеорах Пространственное разнесение терминалов Эффекты рефракции –мерцание –многолучевой приём –изменение угла прихода луча (для негеостационарных спутников) Частотные диапазоны ~1-55 ГГц

23 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Распространение радиоволн на наземных трассах - Рекомендация МСЭ-R P.452 Основные механизмы распространения: –дифракция –тропосферное рассеяние –сверхрефракция и волноводное распространение –рассеяние в дожде Частотные диапазоны ГГц

24 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Дифракция и помехи в микроволновом диапазоне Линия прямой видимости Дифракция

25 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Сверхрефракция, волноводные эффекты и помехи в микроволновом диапазоне Линия прямой видимости с многолучевым приёмом Волновод Верхний слой отражение/рефракция

26 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ ИК МСЭ-Р на ИНТЕРНЕТЕ Детальная информация о структуре ИК, Рабочих и Целевых группах, изучаемых вопросах, рекомендациях, входных документах и т. п. публикуется на странице МСЭ-R:

27 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Распространение радиоволн Заключение РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН: Важная часть этапов разработки и планирования систем радиосвязи –полезный сигнал –совмещение служб Зависит о местоположения системы (например климата) Новые системы требуют новых подходов –частоты –геометрия 69 Рекомендаций МСЭ-R по распространению радиоволн 5 Справочников МСЭ-R по отдельным вопросам распространения радиоволн

28 Международная конференция «Мониторинг радиочастотного спектра», Киев 1-4 июня 2004 года UCRF МСЭ Вопросы???