Исследование принципов построения сотовых сетей стандарта GSM

При проведении защитных мероприятий обычно приходится сталкиваться и с влиянием на электромагнитную обстановку отдельно расположенных  радиоотражающих поверхностей, что  на практике вызывает большие трудности  в оценке эффективности мер защиты. Так, если имеется отражающая поверхность, расчет затухания нужно производить с учетом коэффициента отражения по диаграмме направленности до и после отражающей поверхности. Если расчетная точка находится точно в отраженном луче, то затухание рассчитывается по формуле (Минин Б. А., 1974)

В_отр=(R_отр / R_пр)² F_э

где R_пр. - прямое расстояние «источник облучения - точка облучения»; R_отр. -  расстояние «источник облучения - отраженная поверхность - точка облучения»; F_Э -  коэффициент отражения.

 

 

5.2.3. Радиопоглощающие материалы

 

 

Защита, основанная на принципе радиопоглощения, применяется  при создании аналогов свободного пространства при антенных нагрузках; при невозможности  применения каких-либо других защитных материалов вследствие возможного нарушения технологического процесса; при обкладывании мест стыков внутренней поверхности шкафов с генераторной и усилительной аппаратурой, генерирующей ЭМИ; при закладывании щелей между теми деталями волноведущих структур, которые не могут быть соединены сваркой или пайкой. Используемые радиопоглощающие материалы должны отвечать следующим требованиям: максимальное поглощение электромагнитных волн в широком частотном диапазоне, минимальное отражение, отсутствие вредных испарений, пожаробезопасность, небольшие габариты и вес.

По максимальному  поглощению и минимальному отражению  лучшими качествами обладают материалы  с ячеистой структурой, пирамидальной  или шиповидной поверхностью .

Радиопоглощающие  материалы разделяются на материалы  интерференционного типа, где гашение электромагнитных волн происходит за счет интерференции, и материалы, в которых электромагнитная энергия превращается в тепловую за счет наведения рассеянных токов, магнитогистерезисных или высокочастотных диэлектрических потерь. По электрическим и магнитным свойствам различают диэлектрические и магнитодиэлектрические материалы, по рабочему диапазону частот поглощения – узко- и широкодиапазонные. Со стороны, не подлежащей облучению, радиопоглощающие материалы покрываются, как правило, радиоотражающими, в результате чего характеристики всей радиоэкранирующей конструкции во многом улучшаются. Критерием, характеризующим защитные свойства радиопоглощающего материала, выступает коэффициент отражения по мощности. Технические характеристики некоторых радиопоглощающих материалов представлены в табл. 5.4.

 

Таблица 5.4- Характеристика радиопоглощающих материалов,  используемых для создания средств защиты от ЭМИ РЧ и СВЧ

Наименование материала	Рабочая частота излучения, ГГц	Коэффициент отражения, %
Резиновые коврики:
В2Ф2	7,5-37,5	2
В2Ф3	7,5-37,5	2
ВКФ-1	7,5-37,5	2
Магнитодиэлектрические  пластины
ХВ-0,8	37,5	2
ХВ-2,0	15,0	2
ХВ-3,2	9,4	2
ХВ-4,4	6,8	2
ХВ-6,2	4,8	2
ХВ-8,5	3,5	2
ХВ-10,6	2,8	2
СВЧ-068	0,15-2,0	3-4
Поглощающие материалы  на основе поролона:
Б-2	37,5	2
Б-3	1,1	2
БР-3	0,75	2
ВРПМ	Не выше 10,0	1-2
Поглощающие материалы  на основе древесины:
ЛУЧ-50	1,5-37,5	3
ЛУЧ-100	0,75-37,5	3
ЛУЧ-150	0,5-37,5	3
Текстолит графитированный  № 369-61	1,9-37,5	До 50
Краска НТСО 014-003	1,9-37,5	До 50

Принцип поглощения электромагнитной энергии лежит  в основе применения поглотителей мощности, используемых в качестве нагрузок на генераторы вместо открытых излучателей. Таким образом, обеспечивается защита пространства от проникновения в  нее ЭМИ. Поглотители мощности - это отрезки коаксиальных или волноводных линий, частично заполненных поглощающими материалами. Энергия излучения поглощается в заполнителе, преобразуясь в тепловую. Заполнителями могут быть: чистый графит (или в смеси с цементом, песком, резиной, керамикой, порошковым железом), дерево, вода. Для понижения уровня мощности излучения в тракте (или на открытое излучение) можно применять и аттенюаторы. По принципу действия их разделяют на поглощающие и предельные. Поглощающие являются отрезками коаксиальной или волноводной защиты, в которой помещены детали с радиоизлучающим покрытием. Предельные аттенюаторы представляют собой отрезки круглых волноводов, диаметр которых значительно меньше критической длины волны в рабочем диапазоне длин волн данного аттенюатора. В этом случае мощность излучения, проходящая по аттенюатору, затухает по экспоненциальному закону.

 

 

5.2.4. Лесонасаждения

 

 

Использование в качестве защиты лесонасаждений также  основано на радиопоглощении (Минин Б.А., 1974; Грудинская ГЛ., 1986). Защитный эффект лесонасаждений наиболее выражен, когда они находятся в непосредственной близости от защищаемого объекта.  При этом учитывается только степень сквозного затухания. При большой протяженности объекта в глубину и густой защитной полосе из высоких деревьев необходимо учитывать дифракционное затухание. Расчет защитного эффекта лесонасаждений можно производить по номограмме 3. При нахождении источников СВЧ и РЧ внутри помещений защиту целесообразно проводить в местах проникновения электромагнитной энергии из экранизирующих кожухов, улучшать методы радиогерметизации стыков и сочленений, применять насадки с радиопоглощающей нагрузкой. При внешних источниках применяются различные защитные изделия из радиоотражающих материалов: металлизированные обои, металлизированные шторы, сетки на окнах и другие. Наибольшей эффективностью эти защитные средства обладают в СВЧ диапазоне, на более низких частотах их применение ограничено дифракцией.

В некоторых  случаях для защиты от излучений  внешних источников используют специальные коридоры со стенками из радиоотражающих материалов (листовой алюминий, латунная сетка и т.п.). Оценку эффективности перечисленных коллективных средств защиты производят по степени сквозного и дифракционного затуханий.

 

 

5.2.5. Экранирующие ткани

 

 

В основе использования  средств индивидуальной защиты от ЭМИ  лежат принципы сквозного затухания. Экранирующие свойства тканей определяются удельным содержанием металлизированных  нитей в основе и утке. Характер взаимного расположения нитей в виде решетки обусловливает способность ткани защищать от ЭМИ различных поляризаций. До настоящего времени у нас в стране было разработано два типа защитной ткани: с открытой и скрытой металлизацией.

Ткань первого  типа изготовляется из хлопчатобумажных нитей, на которые накручивается металлическая фольга. Сплетенная из таких нитей ткань имеет металлический блеск. Хотя некоторые ткани имеют достаточные экранирующие свойства, они не нашли широкого применения, так как костюмы из них, с одной стороны, производят нежелательное психологическое воздействие на окружающих, с другой стороны - человек в этом костюме ощущает в электрических полях легкое покалывание током, вызывающее неприятные ощущения. Увеличивается опасность электротравм. К этой группе относятся также ткани типа парчи и шоопированная ткань.

Защитная ткань  второго типа имеет скрытую металлизацию. В этом случае тонкая прочная микропроволока вплетается внутрь хлопчатобумажной нити. Изготовленная из таких нитей  ткань не имеет недостатков, присущих ткани с открытой металлизацией, и по внешнему виду не отличается от обычной (арт. 7289; СТУ-36-12-199-63).

Результаты  измерения значений коэффициентов  ослабления этих тканей приведены в табл. 5.5.

 

Таблица 5.5-  Защитные свойства различных типов экранирующих тканей

	Ослабление,	дБ
Частота излучения, ГГц	В-1	«Восход-1 Н»	«Восход-ЮН»	«Восход 12НМ»
37,5	20	-	-	-
9,3	28	-	70	70
3,0	40	-	70	70
1,2	43	40	8	99
0,6	46	44	75	98
0,3	54	47	70	99

 

До последнего времени широко применялась ткань  В-1. По основе она содержит на 10 см длины 320 нитей. Из них каждые 2 нити из 3 имеют внутри микропровод. По утку на 10 см содержится 210 нитей, каждая из которых имеет внутри микропровод. По основе данная ткань ослабляет сантиметровые волны  на 23,5 дБ (в 225 раз) , по утку - на 23,93 дБ (в 241 раз). Защитные свойства этой ткани представлены в табл. 7.5. При этом ослабление в диапазоне частот излучения 0,6-10 ГГц составляет 20-30 дБ. На более высокой частоте облучения степень защиты уменьшается, поэтому верхняя граница применения средств индивидуальной защиты (СИЗ) из такого материала составляет насколько десятков ГГц, нижняя - 0,3-0,6 ГГц. Эти ограничения в ГГц-диапазоне связаны с тем, что не обеспечивается достаточный контакт между проводниками ткани, а в МГц-диапазоне - появлением резонансных изменений величины затухания при соизмеримости длины волны излучения с размерами одежды. В некоторых случаях с целью повышения эффективности защиты, места швов отдельных элементов одежды пропитывают электропроводящей массой или клеем. В последнее время разработана новая радиоэкранирующая ткань типа «Восход» (ТУ РТ 17-001-91) на основе полимерных волокон с покрытием из меди, никеля и других металлов.

 

 

Выводы по главе 5.

В данном разделе  были исследованы мероприятия по обеспечению безопасности электромагнитных излучений. Был произведён анализ организационных мер, которые направлены на обеспечение оптимальных вариантов расположения объектов, являющихся источниками излучения, и объектов, оказывающихся в зоне воздействия, так же организации труда и отдыха персонала с целью снизить до минимума время пребывания в условиях воздействия. Были изучены специальные средства защиты от действий электромагнитных излучений.

 

6 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ  ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ  НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РАДИОСИСТЕМ

6.1 Описание проекта

 

На сегодняшний  момент технологии мобильной связи  развиваются очень быстрыми темпами. Постоянно возникают требования к развитию состава  предоставляемых  услуг связи, причем предоставляться  они должны с качеством  не хуже, чем в современных цифровых сетях фиксированной связи. Главными приоритетами становятся сами услуги, динамика их развития, этапность внедрения и условия их предоставления пользователям. Проектируемая сеть будет ориентирована на широкий круг потребителей вследствие своего высоко качества и относительно умеренной стоимости.

Главной целью  этого раздела является определение количества оборудования, необходимого для организации сети сотовой связи, включая услуги передачи данных по протоколам WAP, GPRS и EDGE, стоимости оборудования, затрат на его обслуживание.

Расчет сети проводится для  города Алматы, крупного развивающегося делового и промышленного центра.  Итогом  деятельности на рынке предоставления услуг сотовой мобильной связи стала отработанная технология предоставления услуг. Это понятие включает в себя следующие компоненты:

- опыт эксплуатации и расширения технических возможностей коммутатора подвижной связи;

- обновление программного обеспечения, ввод функции интерливинга;

- вопросы стыковки с ТФОП;

- проектирование и строительство сети базовых станций (БС);

- внедрение систем резервирования, контроля и управления компонентами сетевой инфраструктуры;

- сотрудничество с фирмами, предлагающими аренду цифровых ВОЛС – волоконно-оптических линий связи;

- поддержка комплекса аппаратно-программных средств SIS;

- введение новых современных услуг;

- взаимодействие с другими операторами сотовой связи в аспектах:

- организации национального и международного роуминга;

- отлаженная биллинговая система;

- система взаимоотношений с клиентами в аспектах:

- организация продажи, программирования и ремонта мобильных аппаратов и аксессуаров;

- организация службы обслуживания клиентов (customer service) [4].

 

 

6.2 Цель бизнес-плана

 

Задачей технико-экономической части является доказательство  эффективности капитальных вложений и внедрение технологии GSM. Построение проектируемой сети может привести к:

- увеличению количественно числа абонентов во всех направлениях;