/ Регулирование

Чтобы мобильная связь не разбилась о быт

Пользовательские РЭС как потенциальный источник радиопомех

За последние несколько лет беспроводные технологии стали играть заметную роль в жизни практически каждого человека. Сложно представить современную квартиру или офис без маршрутизатора для создания сети связи, планшетных компьютеров и смартфонов. Такие бытовые устройства применяются повсеместно и не требуют оформления разрешений на использование радиочастот или радиочастотных каналов. Но зачастую абонентское оборудование становится источником помех.

Эксплуатация с ошибками

Маршрутизаторы могут свободно использоваться при условии, что они не создают недопустимых радиопомех и сами не требуют защиты со стороны других РЭС [1]. Технические параметры излучения этих устройств должны отвечать требованиям ГОСТ Р-51856-2001 [2], а также нормам 18-07 [3] и 18-13 [4].

Производители регулярно расширяют ассортимент подобного оборудования. Для формирования доступных цен и максимизации прибыли при изготовлении устройств зачастую используются компоненты низкого качества. Как показывает практика, технические параметры излучения данных РЭС могут изменяться в процессе эксплуатации, вплоть до создания недопустимых радиопомех. Если при этом устройство исправно выполняет свою функцию, то владелец вряд ли прекратит его использовать. Это означает, что воздействие на другие радиоэлектронные средства может продолжаться длительное время.

В большинстве случаев источниками радиопомех, выявленными специалистами радиоконтроля Управления по Мурманской области филиала ФГУП «РЧЦ ЦФО» по Северо-Западному федеральному округу (Управление по Мурманской области) по заявкам от сотовых операторов, являются РЭС бытового назначения. Так как абонентские станции представляют собой радиоэлектронные средства малой мощности, сети подвижной связи различных стандартов могут подвергаться воздействию даже низкоуровневых помех в восходящем канале (uplink). В качестве примера можно привести случай с домашним DECT-телефоном. Производимое им побочное излучение в диапазоне uplink сети связи стандарта IMT-2000/UMTS создавало значительные помехи в приемном тракте базовой станции (БС). Это повлекло снижение качества услуги связи в окружающей местности.

Расстояние между телефоном и БС составляло около 500 метров. При этом средняя мощность передатчиков базовых и абонентских станций стандарта DECT не может превышать 10 мВт [5]. Данный пример хорошо иллюстрирует способность вышеописанных устройств оказывать мешающее воздействие на другие РЭС. Подобные ситуации возникают достаточно часто. Источники воздействия, как правило, успешно идентифицируются, поскольку спектр помехового излучения отличается от спектра полезного сигнала. Но бывают и исключения – далее детально рассмотрен такой случай.

Определить и обезвредить

В адрес Управления по Мурманской области поступило обращение от оператора сотовой связи о том, что в течение нескольких дней оказывалось непрерывное помеховое воздействие на пять базовых станций стандарта IMT-2000/ UMTS. БС находились в центре Мурманска. Первоначальный поиск источника излучения с использованием стационарного и мобильного комплексов, а также носимых средств измерений не принес результатов. При этом высокий уровень помехи фиксировался оборудованием оператора только по одному частотному каналу. В этом случае можно предположить, что это излучение имеет относительно высокую спектральную плотность. Наружное размещение радиомодулей БС не позволяло подключить радиоконтрольное оборудование (РКО) непосредственно к секторным антеннам. Это существенно усложняло поиск.

В ходе дальнейших радиоконтрольных мероприятий внимание было акцентировано на uplink-сигналах (обычно поиск помехи на частотах стандартов с кодовым разделением каналов трафика происходит на фоне сигналов с абонентских устройств, и они редко принимаются во внимание). Путем длительного анализа спектра с использованием мобильного комплекса и носимых средств был зафиксирован сигнал, характеризующийся непрерывным излучением.

Следует отметить, что полностью исправное устройство с настроенным программным обеспечением использует энергетический ресурс в соответствии со встроенным алгоритмом, обеспечивающим динамическое управление излучаемой мощностью, то есть оптимальное ее значение. Работа на излучение производится, в основном, при передаче трафика и в режиме тестирования соединения с абонентским устройством. При использовании услуги передачи данных uplink-канал эксплуатируется среднестатистическим абонентом незначительно. Наиболее наглядно это демонстрирует спектрограмма, полученная с помощью анализатора спектра Tektronix H500 в режиме DPX (рис. 1).

Рис. 1. Спектрограмма сигнала абонентского устройства при активном интернет-серфинге

Опытным путем с использованием различных абонентских устройств было установлено, что даже при постоянном трафике (выгрузка большого файла, голосовое соединение) мощность излучения не является постоянной (рис. 2).

Рис. 2. Спектрограмма сигнала абонентского устройства при выгрузке файла

В этом случае длительное непрерывное излучение в uplink-канале может являться следствием сбоя программного обеспечения или неисправности устройства.

В соответствии с технологией работы UTRAN (наземная сеть радиодоступа стандарта UMTS) [6] абонентское устройство формирует сигнал с использованием кодов. Их параметры определяются БС, с которой устанавливается соединение. Если абонентское устройство не воспринимает управляющий код базовой станции, то излучение в частотном канале генерируется случайным образом, как правило, с максимально возможным уровнем. В этом случае может создаваться помеха в приемном тракте БС, находящейся в зоне действия пользовательского оборудования. Одной из причин этого может быть сбой в программном обеспечении абонентского РЭС.

Руководствуясь данной гипотезой, специалисты радиоконтроля приступили к определению местоположения источника излучения.

Планшет-нарушитель

Поиск проводился с использованием приемника R&S PR100 и направленной антенны HE-300 на фоне сигналов исправных абонентских устройств, так как для их исключения требуется прекращение работы всех БС на данном частотном канале в радиусе 20-30 километров.

Источник помехового излучения был обнаружен в квартире многоэтажного дома – им оказался планшетный компьютер известной марки, оснащенный радиомодулем стандарта UMTS. После перезагрузки ПО параметры излучения устройства пришли в норму, а техническая служба оператора подтвердила полное прекращение воздействия на БС. Спектр помехового излучения представлен на (рис. 3).

Рис. 3. Спектрограмма сигнала неисправного абонентского устройства

Для иллюстрации данного примера приведены спектрограммы, полученные с помощью анализатора спектра Tektronix H500 в режиме DPX. Традиционное представление спектра сигнала в данном случае неприменимо, так как результатом будут три практически одинаковых изображения. Технология цифрового люминофора, или DPX, позволяет продемонстрировать изменение сигнала во времени при помощи цветовой градации. Например, красным цветом отображается уровень излучения, который анализатор фиксирует почти непрерывно, синим – уровень с низкой частотой появления. Таким образом, можно продемонстрировать изменение сигнала во времени на статичном изображении. Рассмотренный пример подчеркивает важную роль современного РКО при решении задач радиоконтроля.

Приведенные выше примеры показывают, что одной из основных причин возникновения помехового воздействия является неисправность бытового оборудования. Однако при проведении мероприятий по поиску источников специалисты отдела радиоконтроля часто сталкиваются и с другим немаловажным аспектом. Это низкая осведомленность рядовых пользователей спектра относительно частотных присвоений и регулирования в данной области.

Незнание – не оправдание

Рассмотрим в качестве примера следующий случай. В адрес Управления по Мурманской области поступили заявки от двух операторов сотовой связи на поиск источника помехового излучения, влияющего на функционирование базовых станций стандарта LTE в uplink-канале.

В ходе работы по заявкам сотрудники отдела радиоконтроля обнаружили сигнал на радиочастоте 2552 МГц (рис. 4). Как видно из представленной спектрограммы, излучение перекрывает uplink-каналы обоих операторов сотовой связи на радиочастотах 2545 МГц и 2555 МГц соответственно.

Рис. 4. Спектрограмма помехового излучения на радиочастоте 2552 МГц

В процессе поиска источника радиопомехи методом амплитудного пеленгования было обнаружено РЭС стандарта IEEE 802.11, используемое в качестве радиомоста.

После установления владельца радиоэлектронного средства выяснилось, что устройство продавалось в открытом доступе, без сопровождения требуемой документацией о настройке частоты, допустимой для использования на территории РФ. Соответственно, при его включении это было сделано автоматически. Предприниматель, организовавший радиомост, не имел представления, что в данном диапазоне частот работают операторы сотовой связи. Материалы мероприятия по радиоконтролю были направлены в Управление Роскомнадзора по Мурманской области. А помеховое воздействие было устранено путем перехода на частоты, разрешенные для использования РЭС стандарта IEEE 802.11 на территории Российской Федерации с соблюдением технических условий.

Как показывает практика, радиопомехи, создаваемые РЭС бытового назначения и снижающие качество услуг связи, возникают часто, но критический характер носят в крайне редких случаях. Своевременное обнаружение их источников и принятие соответствующих мер по прекращению воздействия позволяют полноценно функционировать сетям подвижной связи. Организация мероприятий, направленных на повышение квалификации инженеров, занимающихся радиоконтролем, а также обновление парка РКО способствуют повышению эффективности работы в данном направлении.


Литература:

[1] Решение ГКРЧ от 07.05. 2007 № 07-20-03-001.

[2] ГОСТ Р-51856-2001 «Совместимость технических средств электромагнитная. Средства радиосвязи малого радиуса действия, работающие на частотах от 3 кГц до 400 ГГц. Требования и методы испытаний».

[3] Нормы 18-07 «Радиопередающие устройства гражданского назначения. Требования на допустимые уровни побочных излучений. Методы контроля», утвержденные решением ГКРЧ от 12.02.2007 № 07-19-07-001.

[4] Нормы 18-13 «Радиопередающие устройства гражданского назначения. Требования на допустимые уровни побочных излучений», утвержденные решением ГКРЧ от 24.05.2013 № 13-18-03.

[5] Решениe ГКРЧ от 16.10.2015 № 15-35-09-2.

[6] База технических спецификаций 3rd Generation Partnership Project (https://www.3gpp.org).