Мгц А. Н. Файзуллаев, соискатель (гуп «unicon. Uz»)

Такие возможности обеспечиваются системами когнитивного радио. Эти системы используют технологию, позволяющую получать знания о своей среде эксплуатации и географической среде, об установившихся правилах и о своем внутреннем состоянии; динамически и автономно корректировать свои эксплуатационные параметры и протоколы согласно полученным знаниям для достижения заранее поставленных целей и учиться на основе полученных результатов [1].

По мере развития технологий уже появляются первые системы когнитивного радио. Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) разработан новый стандарт серии 802.22 на беспроводные региональные сети (Wireless Regional Area Network - WRAN). Стандарт ориентирован на использование так называемых «телевизионных белых пятен» в полосе частот 54–862 МГц [2]. «Белые пятна» – это спектральный ресурс, который образуется за счет того, что некоторые каналы телевизионного вещания в рамках отдельных территорий остаются незадействованными для телевидения и, теоретически, могут быть свободными для использования другими применениями.

Спецификации этого стандарта опубликованы в июле 2011 года, что позволит производителям приступить к разработке и выпуску стандартизированных устройств, использующих пространство, высвобожденное свыше двух лет назад аналоговым телевидением в США. При этом использование принципов, заложенных в IEEE 802.22, и основанного на них оборудования обеспечит сетевое покрытие в радиусе около 100 километров на скорости до 22 Мбит/с.

Расположение «белых пятен» может варьироваться в зависимости от географического района, а также меняться по мере корректировок частотного плана радиовещания. Предполагается, что внедрение стандарта будет наиболее актуальным для сельской местности, где плотность использования полос частот для радиовещания может быть относительно низкой.

Для того чтобы использовать "белые пятна" в уже используемых частотах, без создания помех существующим службам, в стандарте предусмотрен целый ряд когнитивных механизмов.

Сканирование (sensing) рабочего спектра частот позволяет обнаруживать занятые каналы. Эта процедура проходит в обязательном порядке при инициализации сети. Также информация о частотах периодически обновляется при работе системы. Управление сканированием осуществляется базовой станцией, которая не только посылает управляющие команды пользовательскому оборудованию, но и сама производит разведку спектра и поиск новых абонентов. Такая система позволяет актуально поддержать информацию о состоянии эфира во всей зоне покрытия базовой станции и своевременно конфигурировать сеть.

Регистрация и отслеживание пользовательского оборудования необходимо для эффективной организации частотного пространства и быстрого подключения новых абонентов к сети.

Единая база данных лицензионных пользователей диапазона изначально предотвращает работу сети на постоянно занятых местными службами или региональными телевизионными каналами частотах.

Геолокация позволяет узнать регион размещения и по базе данных определить, какие каналы заняты в конкретной местности, а также выбрать оптимальный маршрут для передачи пакетов информации. В рамках спецификации предполагается применять спутниковое или наземное позиционирование. Для спутниковой геолокации у каждого абонента будет расположено GPS-оборудование. Информация о местоположении передается на базовую станцию по протоколу NMEA 0183. Это текстовый протокол связи морских навигационных систем, повсеместно применяющийся в GPS.

Механизм совместного сосуществования (coexistence) систем подразумевает организацию спектра, так чтобы стандарт не вносил помехи в работу лицензионных пользователей, а также организовывал внутрисистемное ранжирование абонентов в рабочей полосе.

На рис. 1 представлен пример установки абонентского оборудования для фиксированного приема. Антенна для сканирования спектра должна иметь горизонтальную поляризацию для определения сигналов ТВ и вертикальную – для радиомикрофонов, и должна быть всенаправленной [3].

вещательная служба (аналоговое и цифровое ТВ вещание),

радиомикрофоны (PMSE - Program Making and Special Event),

радиоастрономическая служба,

воздушная радионавигационная служба,

подвижная/фиксированная радиосвязь.

В Европе в настоящее время ведется исследовательский проект QUASAR [4]. Название проекта расшифровывается как «Количественная оценка вторичного доступа к спектру» - Quantitative assessment of secondary spectrum access. В рамках проекта изучается пороговые значения помех для первичных пользователей, требования и модели регулирования, бизнес-модели, варианты использования спектра. В проекте участвуют 11 стран Европы и Корея.

Исследования ведутся также в рамках CEPT. В январе 2011 года был опубликован Отчет ЕСС 159 «Технические и эксплуатационные требования для возможного использования систем когнитивного радио в «белых пятнах» диапазона частот 470–790 МГц» [5]. В Отчете рассматриваются критерии защиты существующих служб от потенциальных помех, создаваемых устройствами в «белых пятнах» при различных методах организации сетей когнитивного радио: сканирования спектра, создания геолокационной базы данных, комбинации первых двух методов.

В ряде стран проведены исследования по оценке спектрального ресурса, который может быть использован устройствами, работающими в «белых пятнах». Проведенные исследование в Великобритании показали, что объем доступного спектра составляет 100-150 МГц [6]. На рис. 2 представлена зависимость объема доступного спектра от требований по покрытию сигнала, полученная по результатам исследований компании Arqiva Study для британского агентстваOFCOM. Результаты подобных исследований во Франции показали, что объем доступного спектра составляет от 40 до 100 МГц в зависимости от района и метода организации [5].

Рис. 2. Результаты исследований по оценке объема доступного спектра

в Великобритании.