Номинация "Научно-технические разработки"

Номинация "Научно-технические разработки"

(область применения - информационные технологии)

Резюме проекта

1. Ф. И.О. автора:

2. Название проекта:

«Разработка программного комплекса для расчетов взаимных помех между проектируемыми радиосредствами новых технологий (цифрового ТВ, сотовых систем 4G) и действующими радиосредствами».

3. Цель проекта:

Разработка программного комплекса для расчетов взаимных помех между проектируемыми радиосредствами новых технологий и действующими средствами (ТВ и радиовещательные передатчики, базовые станции подвижной связи, радиорелейные станции и др.) на локальном объекте (телебашня, крыша технического здания радиоцентра и др. радиотехнические объекты) в диапазоне частот 30 МГц - 40 ГГц, а также для назначения частот проектируемым средствам связи с учетом потенциальных помех.

4. Задачи проекта:

разработка моделей оборудования новых систем связи (в т. ч. цифрового ТВ, сотовых систем 4G, WiMax, широкополосного абонентского доступа); разработка методики и алгоритмов расчета помех, создаваемых основными и гармоническими излучениями передатчиков по основному, соседнему, побочным каналам приема приемника, а также интермодуляции и блокирования для указанных систем связи; разработка программного комплекса, содержащего справочник типов радиосредств (передатчиков, приемников, антенн), справочник средств группировки и расчетный модуль; разработка документации (руководство пользователя).

5. Описание проблемы.

В настоящее время в России началось проектирование и запуск систем связи перспективных стандартов - цифрового ТВ, сотовых систем 4G. Антенны передатчиков таких систем, как правило, размещают на уже действующих объектах (башнях, крышах высотных зданий) в окружении большого числа (несколько десятков) приемо-передающих антенн других, уже действующих систем. Территориальные разносы антенн по горизонтали и вертикали иногда составляют единицы-десятки метров. В то же время излучаемые мощности передатчиков весьма значительны и достигают десятка киловатт.

Одновременное функционирование радиосредств в таких условиях создает проблему взаимных помех, т. к. излучения передатчиков могут возбуждать в близкорасположенных приемных антеннах интенсивные мешающие сигналы и, как следствие, ухудшать качество связи.

В связи с этим в процессе проектирования новых сетей необходимо рассчитать потенциальные взаимные радиопомехи и, если необходимо, разработать технические и организационные мероприятия по устранению таких помех (в том числе назначение частот проектируемым радиосредствам с учетом потенциальных помех).

Из этого следует цель проекта – разработка программного комплекса для автоматизации указанных расчетов.

6. Научно-техническая новизна проекта.

Разработка имеет прикладной характер.

Анализ публикаций показал, что на сегодня отсутствуют российские комплексы, оперативно обеспечивающие расчеты указанных выше видов помех и применимые к новым телекоммуникационным средствам.

Разрабатываемый комплекс по принципам построения и функциональным возможностям будет соответствовать Рекомендациям Международного Союза Электросвязи (МСЭ) в области управления радиочастотным спектром национальными органами: Rec. ITU SM 1048, SM 1370-1 и SM1604. Комплекс позволит автоматизировать расчеты радиопомех и повысит их точность.

Научная новизна проекта заключается в разработке математических моделей основных, побочных излучений передатчиков и восприимчивости к помехам приемников новых радиотехнологий, а также в усовершенствовании известных методик расчетов взаимных помех (в части расчетов помех интермодуляции, по соседнему каналу и интегральной помехи).

7. Имеющийся научно-технический задел.

В процессе реализации проекта предполагается использовать ранее полученные результаты работ по разработке программных продуктов для частотно-территориального проектирования телекоммуникационных сетей, расчетов электромагнитной совместимости радиосредств и проведения санитарно-эпидемиологической экспертизы радиопередающих объектов.

8. Охраноспособность результатов научно-технической деятельности.

По результатам работы планируется оформить заявку в Роспатент на государственную регистрацию программного обеспечения для ЭВМ.

Кроме этого, планируется подготовить проект дополнения Рекомендации МСЭ SM.1134 “Расчет помех интермодуляции в сухопутной подвижной службе”.

9. Краткое описание проекта.

Разрабатываемый программный комплекс, должен содержать Справочник типов радиосредств (передатчиков, приемников, антенн), Справочник радиосредств группировки, а также Расчетный модуль.

Справочник типов радиосредств содержит частотные и энергетические параметры типов радиосредств. Справочник радиосредств группировки содержит индивидуальные параметры радиосредств на рассматриваемом объекте (высоты установки антенн, частоты передатчиков, приемников и т. п.).

Требования к программному комплексу

расчетный модуль обеспечивает расчет помех, создаваемых основными и гармоническими излучениями передатчиков, по основным, соседним, побочным каналам приема, а также помех интермодуляции и блокирования. методика расчетов должна учитывать следующие рекомендации Международного союза электросвязи (МСЭ) и отечественные Руководящие документы (РД):
Рек. МСЭ-R SM.337 “Частотный и территориальный разнос радиосредств”; Рек. МСЭ-R SM.1134 “Расчет помех интермодуляции”; Рек. МСЭ-R F.699 “Эталонные диаграммы излучения антенн для использования при изучении вопросов оценки помех”, РД 45.065-99 “Временные нормы на цифровую передачу ТВ сигналов стандартного качества по спутниковым каналам”, РД 45.043-99 “Общие технические требования к оборудованию цифровой передачи ТВ сигналов по наземным линиям связи”.

Требования к исходным данным.

Необходимо учитывать следующие технические характеристики радиосредств группировки и расположение их антенн на объекте:

передатчика: наименование и тип РЭС, класс излучения, частота передачи, потери в фидере на передачу, максимальная мощность излучения; приемника: наименование и тип РЭС, класс излучения, частота приема, потери в фидере на прием, избирательность трактов приемника, чувствительность, восприимчивость к помехам по побочному каналу, блокирования, интермодуляции, по побочным каналам, защитное отношение; антенны: тип антенны; высота установки над землей, азимут и угол места антенны, коэффициент усиления.

Требования к программному обеспечению.

Программное обеспечение должно обеспечить:

вывод на экран монитора и документирование результатов расчетов с указанием используемых при проведении расчетов исходных данных, в том числе частотных присвоений и параметров РЭС, уже установленных и действующих на рассматриваемом объекте; ведение базы данных или библиотек постоянных параметров (справочники антенн, спектральные характеристики различных классов излучений полезного и мешающего сигналов РЭС и др.); ввод общеинформационных и тактико-технических характеристик радиосредств группировки в ручном режиме и автоматически из собственной или внешней баз данных; ввод исходных данных для расчетов должен производиться путем заполнения экранных форм; должны сохраняться все введенные данные для их повторного использования; должна существовать возможность подготовки и сохранения всех исходных данных до начала расчета; результаты расчетов должны сохраняться программным обеспечением в формате MS Excel, либо в другом формате, и в виде растровых изображений (формат BMP); ПО должно быть разработано на языке C/C++ (система программирования Microsoft Visual Studio 6.0 или 7.0) с использованием объектно-ориентированного подхода.

10. План реализации проекта, методы и инструменты реализации.

Для проведения работ организуется рабочее место, обеспеченное ПК с установленным лицензионным программным обеспечением и подключенное к Интернету.

Работа будет выполнена в течение 4-х месяцев.

Комплекс предназначен для работы в среде операционной системы WINDOWS 2000/XP. Для комфортной работы необходимо одно из приложений: Excel из пакета MS Ofiice или Calc из пакета OpenOffice. Приложение необходимо для подготовки файлов Справочников, используемых программой, а также для просмотра и обработки результатов расчетов, сохраненных в формате *.csv-файлов.

С помощью специального редактора можно производить расчет для всех радиосредств группировки или только выделенных РЭС. Для подготовки исходных данных можно использовать электронные таблицы Microsoft Excel с файлами разделенного текстового формата (CSV), а так же экспорт результатов расчета из программы анализа в Microsoft Excel через файлы CSV-формата.

Управление работой программы осуществляется в интерактивном режиме через диалоговые окна. Программа позволяет управлять условиями расчета помех и порядком сортировки результатов расчетов.

Выходные данные представляют собой таблицы для каждого вида помех. В таблицах указываются параметры пораженного приемника, параметры мешающего передатчика (двух, трех передатчиков для помех интермодуляции), а также величина превышения уровня мешающего сигнала относительно допустимого уровня на входе приемника.

11. Апробация полученных результатов.

Разработанные ранее методики расчетов и программное обеспечение используются для выполнения договорных работ по созданию новых и модернизации существующих радиосетей со следующими проектными организациями и сотовыми компаниями С.-Петербурга: , «Техно-СПб», Сев.-Западный филиал , -Телеком», и др. Кроме этого, 2 экз. комплекса были поставлены Узбекскому агентству связи и информатизации (г. Ташкент).

Сравнение результатов расчетов с реальной обстановкой на объектах показали корректность расчетов.

Информация о разработках доложена и опубликована в “Трудах 8-го Международного симпозиума по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии”, СПб, 16-19 июня 2009г., а также в журнале “Т-Comm (Телекоммуникации и транспорт)”, 2009, №1,с. 23-25.

12. Оценка рынка, способы реализации проекта в С.-Петербурге:

Реализация данного проекта позволит получить «инструмент» для устранения взаимных помех в местах сосредоточения радиосредств и обеспечения высокого качества услуг радиосвязи, теле - и радиовещания, будет способствовать уменьшению количества конфликтных ситуаций, вызванных обостряющимся частотным дефицитом радиоспектра, и позволит повысить эффективность управления использованием спектра в г. С.-Петербурге.

Предполагается коммерческая реализация комплекса, а также выполнение заказов на расчеты от заинтересованных организаций.

При выполнении 24 расчетов в год (336 тыс. руб.) и реализация десяти комплексов (150 тыс. руб.) разработка принесет 486 тыс. руб. в год.

Результаты работы будут реализованы:

проектными организациями С.-Петербурга, выполняющими рабочее проектирование сетей радиосвязи; органами Роскомнадзора при рассмотрении жалоб на низкое качество услуг связи; Радиочастотными центрами Сев.-Западного федерального округа и др. радиочастотными органами при рассмотрении радиочастотных заявок на присвоение частот и проведении экспертизы электромагнитной совместимости радиосредств.

Также -Петербурга предлагается с целью обеспечения благоприятной электромагнитной обстановки в городе и обеспечения высокого качества услуг радиосвязи и радиовещания (цифрового телевидения, мобильной связи и др.) рассмотреть вопрос о введении электромагнитного паспорта для зданий и сооружений, высота которых превышает определенный уровень (например 40 м.). При этом паспортизация возможна лишь при наличии «инструмента» для оценки помеховой обстановки, каким могут стать методика и программный комплекс, разработанные в рамках данного проекта.

13. Финансовый план, необходимый объем инвестиций.

Затраты на разработку комплекса составят 205,17 тыс. руб. (в т. ч. затраты на заработанную плату и начисления - 140 тыс. руб., оплату услуг связи и расходные материалы - 4 тыс. руб., гос. пошлина на регистрацию программного продукта – 1,170 тыс. руб., реклама и участие в выставках и конференциях, в том числе «Инфоком-2009» и «Связь-Экспокомм-2010» - 60 тыс. руб.).

14. Срок окупаемости проекта.

Разработка окупится за 5 месяцев после окончания работы.

15. Дополнительная информация.

Ранее полученные результаты работ по разработке программных продуктов для частотно-территориального проектирования телекоммуникационных сетей и расчетов электромагнитной совместимости радиосредств были представлены на Международной выставке “Связь-Экспокомм-2009” (г. Москва).