Научная статья на тему 'Модели расчета распределения уровня мощности электромагнитного поля в системах подвижной радиосвязи для малых дистанций в летний период'

Модели расчета распределения уровня мощности электромагнитного поля в системах подвижной радиосвязи для малых дистанций в летний период Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
0
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
распространение радиоволн / системы сотовой связи / системы подвижной радиосвязи / затухание сигнала / проектирование систем радиосвязи / малые дистанции / натурные испытания / Астраханская область / radio wave propagation / cellular communication systems / mobile radio communication systems / signal attenuation / design of radio

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Олег Николаевич Пищинм, Дмитрий Сергеевич Пузанков

Обосновано утверждение, что для проектирования систем подвижной радиосвязи на малых дистанциях до 1 000 м основные рекомендованные модели расчета имеют значительную погрешность, т. к. они были созданы для расчетов больших дистанций (как правило, от 1 до 50 км) и имеют ограничения в применении. В связи с тем, что на современном этапе развития систем подвижной радиосвязи в интенсивном исследовании и использовании находятся диапазоны частот не только 900 и 1 800 МГц, но и участки 450-800 МГц, а также от 2 100 до 6 000 МГц, которые ранее для систем сотовой связи не применялись, необходимо предложить дополнительные модели, необходимые для предварительного проектирования систем 3-5 поколений в диапазоне от 2 100 МГц. Дальность распространения радиоволн в диапазонах от 2 100 до 6 000 МГц значительно снижена по сравнению с диапазонами 1 800 или 900 МГц. Применение классических моделей расчета, таких как модели Okumura и COST-231 Hata на дистанциях менее 1 км отличается значительными погрешностями и не рекомендовано самими авторами моделей к использованию на малых дистанциях. Для решения этой проблемы разработаны новые модели расчета затухания радиосигналов, предназначенные для оценки затухания на малых дистанциях.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Олег Николаевич Пищинм, Дмитрий Сергеевич Пузанков

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Models for calculating the distribution of the electromagnetic field power level in mobile radio communication systems for short distances in summer

The statement is substantiated that for the design of mobile radio communication systems at short distances up to 1 000 m, the main recommended calculation models have a significant error, since they were created for calculations of long distances (as a rule, from 1 to 50 km) and have limitations in application. Due to the fact that at the present stage of development of mobile radio communication systems, the frequency ranges are in intensive research and use not only 900 and 1 800 MHz, but also 450-800 MHz sections, as well as from 2 100 to 6 000 MHz, which were not previously used for cellular communication systems, it is necessary to propose additional models necessary for the preliminary design of 3-5 generation systems in the range from 2 100 MHz. The range of radio waves in the ranges from 2 100 to 6 000 MHz is significantly reduced compared to the ranges of 1 800 or 900 MHz. The use of classical calculation models such as the Okumura and COST-231-Hata models at distances less than 1 km is characterized by significant errors and is not recommended by the authors of the models themselves for use at short distances. To solve this problem, new models have been developed for calculating the attenuation of radio signals designed to estimate attenuation at short distances.

Текст научной работы на тему «Модели расчета распределения уровня мощности электромагнитного поля в системах подвижной радиосвязи для малых дистанций в летний период»

Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2024. № 2

Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Management, computer science and informatics. 2024. N. 2 _ISSN2072-9502 (Print), ISSN2224-9761 (Online)

СИСТЕМЫ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

TELECOMMUNICATION SYSTEMS AND NETWORK TECHNOLOGIES

Научная статья УДК 621.391.812.3

https://doi.org/10.24143/2072-9502-2024-2-l 11-119 ЕБЫ ЕСГ*ТШ

Модели расчета распределения уровня мощности электромагнитного поля в системах подвижной радиосвязи для малых дистанций в летний период

Олег Николаевич Пищинм, Дмитрий Сергеевич Пузанков

Астраханский государственный технический университет, Астрахань, Россия, o.pishin@yandex.nP

Аннотация. Обосновано утверждение, что для проектирования систем подвижной радиосвязи на малых дистанциях до 1 ООО м основные рекомендованные модели расчета имеют значительную погрешность, т. к. они были созданы для расчетов больших дистанций (как правило, от 1 до 50 км) и имеют ограничения в применении. В связи с тем, что на современном этапе развития систем подвижной радиосвязи в интенсивном исследовании и использовании находятся диапазоны частот не только 900 и 1 800 МГц, но и участки 450-800 МГц, а также от 2 100 до 6 000 МГц, которые ранее для систем сотовой связи не применялись, необходимо предложить дополнительные модели, необходимые для предварительного проектирования систем 3-5 поколений в диапазоне от 2 100 МГц. Дальность распространения радиоволн в диапазонах от 2 100 до 6 000 МГц значительно снижена по сравнению с диапазонами 1 800 или 900 МГц. Применение классических моделей расчета, таких как модели Окшшга и С08Т-231 - НаШ на дистанциях менее 1 км отличается значительными погрешностями и не рекомендовано самими авторами моделей к использованию на малых дистанциях. Для решения этой проблемы разработаны новые модели расчета затухания радиосигналов, предназначенные для оценки затухания на малых дистанциях.

Ключевые слова: распространение радиоволн, системы сотовой связи, системы подвижной радиосвязи, затухание сигнала, проектирование систем радиосвязи, малые дистанции, натурные испытания, Астраханская область

Для цитирования: Пищин О. Н., Пузанков Д. С. Модели расчета распределения уровня мощности электромагнитного поля в системах подвижной радиосвязи для малых дистанций в летний период // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2024. № 2. С. 111-119. https://doi.org/10.24143/2072-9502-2024-2-l 11-119. ЕБК Е(}ТО21.

© Пшцин О. Н., Пузанков Д. С., 2024

&

Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2024. № 2

ISSN 2072-9502 (Print), ISSN 2224-9761 (Online)

Системы телекоммуникаций и сетевые технологии

Original article

I Models for calculating the distribution

5 of the electromagnetic field power level

I in mobile radio communication systems for short distances in summer

о

6 Oleg N. PishchinM, Dmitriy S. Puzankov

§

§ Astrakhan State Technical University,

j| Astrakhan, Russia, o.pishin@yandex.rum

s

S Abstract The statement is substantiated that for the design of mobile radio communication systems at short distances

0 up to 1 000 m, the main recommended calculation models have a significant error, since they were created for calcula-§ tions of long distances (as a rule, from 1 to 50 km) and have limitations in application. Due to the fact that at the pre-£ sent stage of development of mobile radio communication systems, the frequency ranges are in intensive research and § use not only 900 and 1 800 MHz, but also 450-800 MHz sections, as well as from 2 100 to 6 000 MHz, which were 9 not previously used for cellular communication systems, it is necessary to propose additional models necessary for the

1 preliminary design of 3-5 generation systems in the range from 2 100 MHz. The range of radio waves in the ranges g from 2 100 to 6 000 MHz is significantly reduced compared to the ranges of 1 800 or 900 MHz. The use of classical s calculation models such as the Okumura and COST-231-Hata models at distances less than 1 km is characterized by g significant errors and is not recommended by the authors of the models themselves for use at short distances. To solve щ this problem, new models have been developed for calculating the attenuation of radio signals designed to estimate at-g tenuation at short distances.

о

о Keywords: radio wave propagation, cellular communication systems, mobile radio communication systems, signal at-

8 tenuation, design of radio communication systems, short distances, field tests, the Astrakhan region

£ For citation: Pishchin O. N., Puzankov D. S. Models for calculating the distribution of the electromagnetic field power

§ level in mobile radio communication systems for short distances in summer. Vestnik ofAstrakhan State Technical Univer-

^ sity. Series: Management, computer science and informatics. 2024;2:111-119. (In Russ.). https://doi.org/10.24143/2072-

g 9502-2024-2-111-119. EDN EQYDZI. g

5 Введение ях [6], используемых при проектировании радиодо-

| На современном этапе развития систем подвиж- ступа, имеются существенные ограничения в ис-

§ ной радиосвязи в интенсивном исследовании нахо- пользовании математических моделей. Так, практи-

§ дятся диапазоны частот, которые ранее не исполь- чески все модели, рекомендованные Международ-

g зовались как менее перспективные ввиду отсутствия ным союзом электросвязи (МСЭ) [6], имеют ограни-

| соответствующих технологий. Для систем радио- чения в использовании на дистанции менее 1 000 м.

g связи это диапазоны от 2 000 до 6 000 МГц включи- На первых этапах развития систем сотовой связи это

g тельно, если вести речь о готовящихся к внедрению было, видимо, неактуально, и основной пакет моде-

§" системах 5-го поколения, а также системах управ- лей имеет действующую область расчета для ди-

ления беспилотными летательными аппаратами. станций свыше 1 км. Только модель Уолфиша -

g Этап развития систем сотовой связи от решения Икегами для урбанизированного города рекомендо-

^ однозначной задачи достижения максимальной вана для дистанций менее 1 км, а для других типов

§ дальности распространения сигнала значительно местности (открытого пространства, пригорода и

U

§ расширен, и в настоящее время не менее важны др.) модели расчета для дистанций менее 1 км отсут-

. пропускная способность системы и скорость пере- ствуют. Имеющиеся актуальные стандарты [7, 8],

дачи данных. Решение комплексной задачи невоз- регулирующие порядок проведения расчетов в си-

§ можно без предварительного проектирования самих стемах подвижной радиосвязи, в случае необходи-

| систем и моделирования трасс распространения мости проведения расчетов в диапазонах выше

радиосигналов. Однако при использовании иннова- 2 000 ГГц рекомендуют использовать системы рас-

ционных технологий, использующих новые виды чета, используемые для радиорелейных линий, что

0 модуляции, и переходе в высшие участки диапазона не дает адекватной оценки ситуации для систем ши-S неминуемо снижается дальность распространения рокополосного доступа, работающих широкой диа-

1 радиоволн из-за естественного затухания уровня граммой направленности, в таких системах, как си-мощности, которое нарастает с увеличением часто- стемы сотовой связи. Положения МСЭ при необхо-ты излучения. димости проектирования на расстояниях менее 1 км

В современных источниках [1—5], рекомендаци-

Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Management, computer science and informatics. 2024. N. 2 ISSN2072-9502 (Print), ISSN2224-9761 (Online)

_Telecommunication systems and network technologies

подвижной радиосвязи (СПР) в научной и учебной литературе [2-5, 9-16]. Результат проведенных исследований минимизирован до основных моделей, рекомендуемых МСЭ для использования и наиболее часто применяемых для оценки результатов распространения электромагнитного поля. Это модели Okumura - Hata, Okumura, Hata, GOST-231 - Hata; результат занесен в табл. 1 и 2.

Таблица 1 Table 1

Применимость основных математических моделей для проведения расчетов затухания в СПР для различных частотных диапазонов

The applicability of basic mathematical models for calculating attenuation in the MRC for various frequency ranges

рекомендуют использовать данные приложении, основывающиеся на мощностях передатчиков, равных 1 кВт, что не полностью соответствует используемым передатчикам в системах сотовой связи, ограниченных уровнем максимальной мощности от 20 до 45 Вт.

Проведен анализ ограничений в возможностях основных математических моделей, рекомендованных для проведения расчетов затухания в системах

Модель расчета Рекомендованный диапазон, МГц

900 1800 2 100 2 600

Okumura - Hata + - - -

COST-231 - Hata - + - -

Okumura + + - -

Hata + - - -

Таблица 2 Table 2

Применимость моделей в зависимости от расстояния между базовой станцией и абонентским терминалом

The applicability of the models depends on the distance between the base station and the subscriber terminal

Модель расчета Рекомендованный диапазон, МГц

менее 1 км от 1 до 20 км более 20 км

Okumura - Hata - + -

COST-231-Hata - + +

Okumura - + +

Hata - + -

Я

ce*

er

о

в:

в О

I I

S

о а.

Ь 2

В.

<g

g" 9?

се* &

g. В

о

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1

О. о

И)

а. 43

В" 3 I

ЯГ 3

в*

о"

Постановка задачи

Исходя из проведенного анализа, в целях повышения точности предварительного проектирования поставлена задача разработки дополнительных моделей для восполнения недостаточности математического аппарата при проведении моделирования распространения радиоволн в СПР.

Необходимо получить модели расчета затухания радиоволн (радиосигнала в системах мобильной связи) в актуальных диапазонах: 1 800 и 2 100 МГц, доступных для проведения измерений в Астраханской области.

Целью исследования является повышение точности проектирования СПР на территории Астраханской области посредством цифровых карт на программно-расчетном комплексе (ЖЕРЬАМ ИРЬБ-ОВ [17], который является автоматизированным комплексом планирования и оптимизации

подвижной и фиксированной связи. Этот комплекс позволяет расширить имеющийся в нем математический аппарат путем внедрения в математический пакет новых моделей расчета, адаптированных под местные условия.

Результаты экспериментальных исследований

Натурные испытания организованы в трех населенных пунктах (сельская местность) Астраханской области: с. Икряное, с размещением базовой станции (БС) на ул. Мира, д. 36, в р. п. Ильинка, с размещением БС на ул. Молодежная, д. 7, А, и в р. п. Красные Баррикады, с размещением БС на ул. Электрическая, д. 1. Основным типом местности в этих населенных пунктах является открытое пространство. При проведении измерений использовались точные данные о местах расположения БС, высотах подвеса антенн и азимутов излучения

о.

о в

се

В*

О

а

9-

В-

Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2024. № 2

ISSN 2072-9502 (Print), ISSN 2224-9761 (Online)

Системы телекоммуникаций и сетевые технологии

s &

с

о. >я

s

о

в-

I

о S

S §

ft

ч

и

et

и &

о

а &

$ и

tr

О «

9

£ cd о

оператора ПАО МТС. Для проведения процесса контроля уровня затухания в вышеобозначенных населенных пунктах Астраханским филиалом ПАО МТС была выделена система тестирования <Зиа№ос Ргеепс1ег III, которая представляет собой высокопроизводительный инструмент для оптимизации, тестирования и контроля качества сетей мобильной связи. Измерительными устройствами являлись абонентский терминал (АТ) Оикйе1 \УР12Рго и Бопу ~К72 с установленными приложениями №1Мош1ег и СКтНРос соответственно, позволяющими контролировать значения уровня принимаемого сигнала в децибелах. Коэффициент усиления антенны АТ - 2 дБ. Программное обеспечение С2иа№ос и аналогичные программы (Ые1Мош1:ог, №1Мош1ег и др.) позволяют контролировать практически все параметры сети сотовой связи, при этом АТ не должен быть специализированным измерительным прибором, это может быть любой смартфон, т. к. АТ с вышеуказанным программным обеспечением становится монитором, отображающим данные с контроллера сети сотовой связи для той местности, в которой он находится на момент проведения мониторинга (контроля).

В системах сотовой связи измерительным устройством является сама БС, которая по служебным каналам постоянно находится на связи с контроллером всей сети, передавая необходимые данные о каждом канале всех трансиверов, используемых в работе БС. Контроллер же, имея связь со всеми остальными БС в сети, имеет возможность сравнивать полученные данные для контроля внутрисистемных помех по основному и соседним

каналам, проведения оптимизации в исследуемом районе других параметров сети, что является критически важным для проведения оптимизации частотного планирования оператора.

Среди контролируемых данных - такие как уровень сигнала на входе АТ от каждого трансивера как ближайшей, так и удаленных БС, что позволяет контролировать уровень интерференции и работать над внутрисистемной электромагнитной совместимостью; причины разрыва соединений; отношение контролируемого (измеряемого) сигнала к помехе по основному и соседнему каналу и др.

Измерения выполнялись дистанцией через 50 м (с шагом 50 м) на расстоянии между БС и АТ от 50 до 1 ООО м на высоте 1,5 м. Высоты размещения антенн в разных населенных пунктах варьировали от 17 до 40 м. В каждой точке исследования выполнялось 100 измерений. Для каждой точки, в которой проводились измерения, рассчитывалось математическое ожидание значения (уровня сигнала на входе приемного устройства). Программное обеспечение для мониторинга сети имеет возможность дискретного изменения временного шага измерений при мониторинге. Шаг измерений установлен в 5 с.

Измерения проводились в летний период в солнечную малооблачную погоду, которая является основным типом погоды для Астраханской области в летнее время, при температуре воздуха: +29-32 °С, что также является средней температурой для исследуемой области в сезон. Давление принималось 755 мм рт. ст.

Значения натурных испытаний уровней электромагнитного поля на входе приемного устройства занесены в табл. 3.

Таблица 3 Table 3

Погрешность модели Okumura в расчетах уровня сигнала на входе приемника на малых дистанциях по сравнению с данными натурных испытаний

The error of the Okumura model in calculating the signal level at the receiver input at short distances compared with the data of field tests

Расстояние между БС и АТ, м Измеренный уровень сигнала на входе приемника, дБ Уровень сигнала на входе приемника, полученный на основе расчета с помощью модели Окитига, дБ Разница между значениями, ДБ «Погрешность модели Окитига», % (относительная ошибка результирующих значений модели Окитига)

200 120 25 95 79

400 125 41 84 67

600 125 50 75 60

800 111 61 50 44

1 000 109 104 5 5

Согласно плану эксперимента на первом этапе реализован сравнительный анализ результатов рас-

четов, полученных с помощью одной из основных моделей расчета затухания с реальными данными

Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Management, computer science and informatics. 2024. N. 2 ISSN2072-9502 (Print), ISSN2224-9761 (Online)

_Telecommunication systems and network technologies

на расстояниях до 1 ООО м и подтверждена актуальность проводимых исследований.

Минимальной погрешностью модель Окштшга обладает в зоне действия сигнала 1 км (см. табл. 3), т. е. на больших дистанциях, а на малых дистанциях имеет значительную долю ошибки. Это подтверждает границы адекватности использования модели Окштшга и необходимость выбора альтер-

нативного способа расчета уровней приема на входе приемника на малых дистанциях.

В результате исследований были собраны данные (уровень затухания на различных расстояниях в диапазоне от 50 до 1 ООО м для частот 2 100 и 1 800 МГц), математические ожидания которых отражены в табл. 4,5 соответственно.

Таблица 4 Table 4

Результаты зависимости затухания сигнала сотовой связи от расстояния в диапазоне 2 100 МГц The results of the attenuation dependence on the distance in the 2 100 MHz range

Показатель Значение

Расстояние между АТ и БС, м 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Значения затухания, дБ 103 112 115 114 110 108 114 112 116 120

Расстояние между АТ и БС, м 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000

Значения затухания, дБ 117 125 122 130 129 125 123 130 133 128

Я

ce*

er

о

в:

в О

I I

S

о а.

Ь 2

В.

<g

g" 9?

се* &

g. В

о

Таблица 5 Table 5

Результаты зависимости затухания сигнала сотовой связи от расстояния в диапазоне 1 800 МГц The results of the attenuation dependence on the distance in the 1 800 MHz range

Показатель Значение

Расстояние между АТ и БС, м 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Значения затухания, дБ 97 110 118 116 115 110 120 129 130 131

Расстояние между АТ и БС, м 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Значения затухания, дБ 127 135 130 128 131 125 128 129 122 118

1

о

ai

Q.

43

В" В I

ЯГ 3

в*

о'

о.

о в

ее

В* о

а

9-

В-

Согласно данным (см. табл. 4, 5) в районе 300 м от антенны происходит небольшой всплеск усиления уровня принимаемого сигнала, обусловленный типовой формой диаграммы направленности антенн в системах сотовой связи.

Построение моделей

На основе данных табл. 4 и 5 была проведена аппроксимация полученных значений. Аппроксимация проводилась в программе МаШСас!. Значения математических ожиданий, полученных при проведенном исследовании, объединены в кривую, имеющую логарифмическую зависимость уровня измеренного сигнала на входе приемника от расстояния, коэффициенты подбирались вручную для совпадения логарифмической кривой с математическими ожиданиями значений затухания, усредненные для всех населенных пунктов, участвовавших в исследовании.

Таким образом, получены модели, отражающие новую зависимость уровней сигнала на входе при-

емного устройства от расстояния на малых дистанциях (до 1 000 м). Модели могут быть использованы в расчетах вышеуказанных значений для районов пригородной или открытой (сельской) местности в Астраханской области в диапазоне 2 100 МГц

¿(/2100 MHz) =20,8 • log Л + 67,8,

где L — затухание сигнала сотовой связи, дБ; R -дистанция радиосвязи, м, в диапазоне 1 800 МГц

L(fl 800 MHz) = 20,15 • log Я + 66,4 в летний период.

Сравнение новых моделей с существующими

Проведено сравнение результатов расчетов, полученных с помощью новых моделей, и расчетов, полученных с помощью действующих, классических моделей Окшпига и С08Т-231 - НгЛа (табл. 6,7).

Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2024. № 2

ISSN 2072-9502 (Print), ISSN2224-9761 (Online)

Системы телекоммуникаций и сетевые технологии

ч g

&

с

Таблица 6 Table 6

Сравнение моделей, применяемых для проектирования в диапазоне 1 800 МГц Comparison of models used for design in the 1 800 MHz range

Показатель Расстояние между БС и AT, м

200 400 600 800 1000

Затухание, полученное по новой модели для Астраханской области, дБ 112 118 122 124 126

Затухание, полученное по модели С08Т-231 - НаХа, дБ 91 102 108 112 116

Затухание, полученное по модели Окитига, дБ 25 41 50 61 104

Абсолютная разница значений между моделью для Астраханской области и моделью С08Т-231 - На1а, дБ 21 16 14 12 10

Абсолютная разница значений между моделью для Астраханской области и моделью Окитига, дБ 87 77 72 63 22

Относительная разница значений между формулами модели для Астраханской области и модели С08Т-231 - На1а, % 18 13 11 9 7

Относительная разница значений между моделью для Астраханской области и моделью Окитига, % 77 65 59 50 17

p.

>s

&

S

Ш В

Таблица 7 Table 7

Сравнение моделей, применяемых для проектирования в диапазоне 2 100 МГц Comparison of models used for design in the 2 100 MHz range

Показатель Расстояние между БС и AT, м

200 400 600 800 1000

Затухание, полученное по новой модели для Астраханской области, дБ 115 121 125 128 130

Затухание, полученное по модели С08Т-231 - На1а, дБ 93 104 110 115 118

Абсолютная разница значений между формулами модели для Астраханской области на частоте 2 100 МГц и моделью С08Т-231 - На1а, дБ 22 17 15 23 12

Относительная разница значений между формулами модели для Астраханской области на частоте 2 100 МГц и моделью С08Т-231 - ЪЫа, % 19 14 12 17 12

В Б

I

4 о

2

о t=t

4

sd о

и

В результате проведенного сравнительного анализа эффективности «новой модели для Астраханской области» расчет, проводимый с помощью новой модели (рис. 1), на 11,5 % точнее определяет затухание сигнала в сельской (открытой) местности Астраханской области, чем модель С08Т-231 — 1Ма, и на 53,6 % точнее определяет затухание сигнала в сельской (открытой) местности Астраханской области, чем модель Окитига, для частот в диапазоне 1 800 МГц; для диапазона 2 100 МГц (рис. 2) «новая модель для Астраханской области» на 15 % точнее определяет уровень затухания сигнала в сельской (открытой) местности Астраханской области, чем модель С08Т-231 - 1Ма.

На рис. 1 и 2 линия «Модель для Астраханской области» соответствует эталонным значениям, полученным в ходе исследований (натурных испытаний) на территории Астраханской области. Графически наглядно видно, насколько классические модели могут вносить погрешности на малых дистанциях (до 1 000 м).

L, дБ 150

100

5 С

[Модель для Астраханской области!

[cOST-231 - Hata, Okumuraj

200

400

600

800

IL м

Рис. 1. Графическое сравнение результатов использования новой модели (для Астраханской области) с моделью COST-231 - Hata в диапазоне 1 800 МГц

Fig. 1. Graphical comparison of the results of using the new model (for the Astrakhan region) with the COST-231-Hata model in the 1 800 MHz range

Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Management, computer science and informatics. 2024. N. 2 ISSN2072-9502 (Print), ISSN2224-9761 (Online)

_Telecommunication systems and network technologies

L, дБ 150r

Модель для Астраханской области

800 R, м

Рис. 2. Графическое сравнение результатов использования новой модели с моделями расчета затухания в диапазоне 2 100 МГц COST-231 - Hata и Okumura

Fig. 2. Graphical comparison of the results of using the new model with the models for calculating attenuation in the 2 100 MHz range COST~231-Hata and Okumura

Поэтому, создавая проекты радиосвязи на малых дистанциях, что сейчас становится все более актуально, необходимо использовать корректирующие (новые) модели расчета. Полученные результаты будут использованы для внедрения в модуль математического аппарата программно-расчетного комплекса ONEPLAN RPLS-DB [17], позволяющего адаптировать математический аппарат под реальные условия функционирования сетей сотовой связи на цифровых картах.

Заключение

В результате проведенных исследований получены новые модели (эмпирические модели), позволяющие проводить расчеты затухания уровня электромагнитного поля систем подвижной радиосвязи для систем связи второго (2в) поколения в диапазоне 1 800 МГц и для систем третьего (Зв) поколения на частотах 2 100 МГц.

Использование современных технологий и методов обработки информации при рассмотрении вопросов передачи этой информации по радиоканалам все более смещает вектор используемого частотного диапазона вверх - в более высокие участки диапазона. Для систем подвижной радиосвязи это диапазон от 2 до 5 ГГц. В связи с этим логично полагать, что это приводит к уменьшению дальности действия радиолуча, ограничивая его действие в зоне малых дистанций (от десятков до сотен метров). Таким образом, исследования в области распространения радиоволн на малых дистанциях (до 1 000 м) становятся все более актуальными.

Ввиду наличия подтвержденных исследований [15] о том, что для систем сотовой связи целесообразно в различные сезоны года использовать корректирующие коэффициенты, необходимо отметить, что разработанные модели могут быть рекомендованы для проектирования радиосистем в летний период для Астраханской области и аналогичных ей территорий.

& В:

с*

о 2

< ö

а (g

I

S

I

а

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

о №

СЪ

Список источников

1. Милютин Е. Р., Василенко Г. О., Сивере М. А., Волков А. Н.? Певцов Н. В. Методы расчета поля в системах связи дециметрового диапазона. СПб.: Триада, 2003. 159 с.

2. Весоловски К. Системы подвижной радиосвязи / под ред. А. И. Дедовского. М.: Горячая линия — Телеком, 2006. 536 с.

3. Попов В. И. Основы сотовой связи стандарта GSM. М.: Эко-Тренз, 2005. 296 с.

4. Пищин О. Н., Пузанков Д. С., Лыдкина К. С. Методика расчета влияния фактора сезонности на распространение радиоволн в южных регионах России вблизи гидросферных объектов в диапазоне ультравысоких частот // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. 2022. № 3. С. 51-60.

5. Дмитриев В. Н., Пищин О. Н. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства в системах подвижной радиосвязи: учеб. пособие. Астрахань: Изд-во АГТУ, 2022. 156 с.

6. Рекомендация МСЭ-Р Р. 1546-4. Метод прогнозирования для трасс связи «пункта с зоной» для наземных служб в диапазоне частот от 30 МГц до 3000 МГц. Сер.: Р. Распространение радиоволн (10/2009). URL: https://

studylib.ru/doc/2033269/rekomendaciya-mse~r-p. 1546^ (дата обращения: 10.08.2023).

7. ГОСТ 55897-2013. Системы подвижной радиосвязи. Зоны обслуживания. Методы расчета. М.: Стандар-тинформ, 2014. 16 с.

8. ГОСТ Р 53363-2009. Цифровые радиорелейные линии. Показатели качества. Методы расчета. М.: Стан-дартинформ, 2010. 39 с.

9. Пузанков Д. С., Пищин О. Н. Анализ математических моделей для УВЧ диапазона для современных и перспективных систем мобильной связи // 73-я Меж-дунар. студенч. науч.-техн. конф. (Астрахань, 17—22 апреля 2023 г.): материалы. Астрахань: Изд-во АГТУ, 2023. С. 646-648.

10. Дворников С. В., Балыков А. А., Котов А. А. Упрощенная модель расчета потерь сигнала в радиолинии, полученная путем сравнения квадратичной формулы Введенского с существующими эмпирическими моделями // Системы управления, связи и безопасности. 2019. № 2. С. 87-99. Б01: 10.24411/2410-9916-2019-10204.

11. Мамченко М. В., Зорин В. А., Романова М. А. Эмпирическая модель расчета затухания сигнала с учетом коэффициента застройки местности для беспилот-

3 &

а

о CS

f

a

S1

Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2024. № 2

ISSN 2072-9502 (Print), ISSN 2224-9761 (Online)

Системы телекоммуникаций и сетевые технологии

&

о. >я

s

о

в-

О «

В

s

cd о

ных транспортных средств // Изв. Кабардино-Балкар. науч. центра РАН. 2022. № 1 (105). С. 59-73.

12. Бабков В. Ю. Сотовые системы мобильной радиосвязи. СПб.: БХВ-Петербург, 2013. 432 с.

13. Дворников А. С., Дворников С. В., Котов А. А., Муравцов А. А. Анализ моделей затухания радиосигналов дециметровых волн // Информация и космос. 2018. № 2. С. 6-11. URL: https://infokosmo.ru/file/article/ 16629.pdf (дата обращения: 19.01.2024).

14. Sargsyan Е. R., Ryndin A. A. Research into calculation models of radio signals losses in radio access networks // Modeling, Optimization and Information Technology. 2021. V. 9 (4). URL: https://moitvivt.ru/ ru/journal/pdf?id=1078 (дата обращения: 12.09.2023).

15. Пищин О. Н, Волошин А. А., Буцкая О. Б. Воздействие изменения температуры атмосферы на затухание сигналов сотовой связи // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. 2011. № 2. С. 132-136.

16. Печаткин А. В. Системы мобильной связи: учеб. пособие. Рыбинск: Изд-во РГАТА им. П. А. Соловьева, 2009. Ч. 1: Принципы организации, функционирования и частотного планирования систем мобильной связи. 121 с.

17. Программный комплекс ONEPLAN RPLS-DB планирования и оптимизации подвижной и фиксированной связи (сетевая версия). URL: https://reestr.digital. gov.ru/reestr/310318/ (дата обращения: 19.09.2023).

References

1. Miliutin E. R., Vasilenko G. O., Sivers M. A., Vol-kov A. N., Pevtsov N. V. Metody rascheta polia v sistemakh sviazi detsimetrovogo diapazona [Field calculation methods in decimeter range communication systems]. Saint Petersburg, Triada Publ., 2003. 159 p.

2. Vesolovski K. Sistemy podvizhnoi radiosviazi [Mobile radio communication systems]. Pod redaktsiei A. I. Le-dovskogo. Moscow, Goriachaia liniia - Telekom Publ., 2006. 536 p.

3. Popov V. I. Osnovy sotovoi sviazi standarta GSM [Basics of GSM cellular communication], Moscow, Eko-Trenz Publ., 2005. 296 p.

4. Pishchin O. N., Puzankov D. S., Lydkina K. S. Metodi-ka rascheta vliianiia faktora sezonnosti na rasprostranenie radiovoln v iuzhnykh regionakh Rossii vblizi gidrosfernykh ob"ektov v diapazone ul'travysokikh chastot [A method for calculating the influence of the seasonality factor on the propagation of radio waves in the southern regions of Russia near hydrosphere objects in the ultra-high frequency range]. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universi-teta. Seriia: Upravlenie, vychislitel'naia tekhnika i informat-ika, 2022, no. 3, pp. 51-60.

5. Dmitriev V. N., Pishchin O. N. Rasprostranenie radiovoln i antenno-fidernye ustroistva v sistemakh podvizhnoi radiosviazi: uchebnoe posobie [Radio wave propagation and antenna-feeder devices in mobile radio communication systems: a textbook], Astrakhan', Izd-vo AGTU, 2022. 156 p.

6. Rekomendatsiia MSE-R R. 1546-4. Metodprognoziro-vaniia dlia trass sviazi «punkta s zonoi» dlia nazemnykh slu-zhb v diapazone chastot ot 30 MGts do 3000 MGts. Seriia P. Rasprostranenie radiovoln (10/2009) [Recommendation ITU-R R. 1546-4. A forecasting method for "point-to-zone" communication routes for ground services in the frequency range from 30 MHz to 3000 MHz. Series P. Radio wave propagation (10/2009)]. Available at: https://studylib.ru/doc/ 2033269/rekomendaciya-mse~r-p.l546-4 (accessed: 10.08.2023).

7. GOST 55897-2013. Sistemy podvizhnoi radiosviazi. Zony obsluzhivaniia. Metody rascheta [ISS 55897-2013. Mobile radio communication systems. Service areas. Calculation methods]. Moscow, Standartinform Publ., 2014. 16 p.

8. GOST R 53363-2009. Tsifrovye radioreleinye linii. Pokazateli kachestva. Metody rascheta [ISS R 53363-2009. Digital radio relay lines. Quality indicators. Calculation methods]. Moscow, Standartinform Publ., 2010. 39 p.

9. Puzankov D. S., Pishchin O. N. Analiz matematich-eskikh modelei dlia UYCh diapazona dlia sovremennykh

i perspektivnykh sistem mobil'noi sviazi [Analysis of mathematical models for the UHF band for modern and promising mobile communication systems]. 73-ia Mezhdunarod-naia studencheskaia nauchno-tekhnicheskaia konferentsiia (Astrakhan', 17-22 aprelia 2023 g.): materialy. Astrakhan', Izd-vo AGTU, 2023. Pp. 646-648.

10. Dvornikov S. V., Balykov A. A., Kotov A. A. Up-roshchennaia model' rascheta poter' signala v radiolinii, poluchennaia putem sravneniia kvadratichnoi formuly Vvedenskogo s sushchestvuiushchimi empiricheskimi mod-eliami [A simplified model for calculating signal losses in a radio line obtained by comparing Vvedensky's quadratic formula with existing empirical models]. Sistemy uprav-leniia, sviazi i bezopasnosti, 2019, no. 2, pp. 87-99. DOI: 10.24411/2410-9916-2019-10204.

11. Mamchenko M. V., Zorin V. A., Romanova M. A. Empiricheskaia model' rascheta zatukhaniia signala s uc-hetom koeffitsienta zastroiki mestnosti dlia bespilotnykh transportnykh sredstv [An empirical model for calculating signal attenuation taking into account the coefficient of terrain development for unmanned vehicles]. Izvestiia Kabardi-no-Balkarskogo nauchnogo tsentra RAN, 2022, no. 1 (105), pp. 59-73.

12. Babkov V. Iu. Sotovye sistemy mobil'noi radiosviazi [Cellular mobile radio communication systems]. Saint Petersburg, BKhV-Peterburg Publ., 2013. 432 p.

13. Dvornikov A. S., Dvornikov S. V., Kotov A. A., Mu-ravtsov A. A. Analiz modelei zatukhaniia radiosignalov detsimetrovykh voln [Analysis of decimeter wave radio signal attenuation models]. Informatsiia i kosmos, 2018, no. 2, pp. 6-11. Available at: https://infokosmo.ru/file/article/ 16629.pdf (accessed: 01.19.2024).

14. Sargsyan E. R., Ryndin A. A. Research into calculation models of radio signals losses in radio access networks. Modeling, Optimization and Information Technology, 2021, vol. 9 (4). Available at: https://moitvivt.ru/ru/journal/ pdf?id=1078 (accessed: 12.09.2023).

15. Pishchin O. N., Voloshin A. A., Butskaia O. B. Vozdeistvie izmeneniia temperatury atmosfery na zatukhanie signalov sotovoi sviazi [The effect of changes in atmospheric temperature on the attenuation of cellular signals]. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universi-teta. Seriia: Upravlenie, vychislitel'naia tekhnika i informat-ika, 2011, no. 2, pp. 132-136.

16. Pechatkin A. V. Sistemy mobil'noi sviazi: uchebnoe posobie [Mobile communication systems: a textbook], Ry-

Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Management, computer science and informatics. 2024. N. 2 ISSN2072-9502 (Print), ISSN2224-9761 (Online)

_Telecommunication systems and network technologies

binsk, Izd-vo RGATA im. P. A. Solov'eva, 2009. Part 1: Printsipy organizatsii, funktsionirovaniia i chastotnogo plani-rovaniia sistem mobil'noi sviazi. 121 p.

17. Programmnyi kompleb ONEPLAN RPLS-DB plani-rovaniia i optimizatsii podvizhnoi i flksirovannoi sviazi

(setevaia versiia) [ONEPLAN RPLS-DB software package for planning and optimizing mobile and fixed communications (network version)]. Available at: https://reestr.digital. gov.ru/reestr/310318/ (accessed: 19.09.2023).

Я

ce*

er

о

в:

в О

Статья поступила в редакцию 03.11.2023; одобрена после рецензирования 26.02.2024; принята к публикации 12.04.2024 Ц.

The article was submitted 03.11.2023; approved after reviewing 26.02.2024; accepted for publication 12.04.2024 %

Информация об авторах / Information about the authors

Олег Николаевич Пищин - кандидат технических наук, доцент; заведующий кафедрой связи; Астраханский государственный технический университет; o.pishin@yandex.ru

Дмитрий Сергеевич Пузанков - студент, направление обучения «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»; Астраханский государственный технический университет; Puzankov_dmitriy_astu@mail.ru

Oleg N. Pishchin - Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Head of the Department of Telecommunications; Astrakhan State Technical University; o.pishin@yandex.ru

Dmitriy S. Puzankov - Student, training area "Infocommu-nication technologies and communication systems"; Astrakhan State Technical University; Puzankov_dmitriy_astu@mail.ru

5

9t

ce*

6

g. В

о

1

Q.

43

з в•

о'

во

а

9-

В-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.