Общие подходы к анализу эффективности использования радиочастотного спектра
Богачев А.Г, Двилянский А.А., Королев А.В., Косухин А.С.
Annotation
The basic approaches to the analysis of the efficient spectrum management are considered. The special attention is given to problems of conversion in radio frequency spectrum utilization.
Богачев Андрей Геннадьевич
Адъюнкт
Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации, г. Орел
Двилянский Алексей Аркадьевич
Адъюнкт
Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации, г. Орел
Королев Александр Васильевич
Старший научный сотрудник, к.т.н., доцент
Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации, г. Орел
Косухин Александр Сергеевич
Научный сотрудник
Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации, г. Орел
В настоящее время отрасль информационных технологий и связи в Российской Федерации развивается опережающими темпами по сравнению с темпами роста экономики в целом. Однако одной из основных проблем, сдерживающих развитие национальной инфраструктуры связи, является острая нехватка необходимого радиочастотного ресурса для внедрения новых технологий и услуг связи. Радиочастотный спектр (РЧС) - один из наиболее ценных национальных ресурсов. От эффективности его использования существенно зависит развитие в стране радиосвязи и радиовещания, а также ряда других радиослужб. Радиосвязь является важнейшим средством управления во многих отраслях народного хозяйства, обороны и безопасности. Развитие экономики страны и, в частности, ее радиопромышленности также в значительной степени определяется эффективностью использования этого ценного национального ресурса.
Регулирование использования РЧС в России в соответствии с Федеральным законом «О связи» должно осуществляться с учетом следующих принципов:
- разрешительный порядок доступа пользователей к РЧС;
- сближение распределения полос частот и условий их использования в Российской Федерации с международным;
- право доступа всех пользователей к РЧС с учетом государственных приоритетов, в том числе обеспечения РЧС радиослужб Российской Федерации в целях обеспечения безопасности граждан, обеспечения президентской связи, правительственной связи, обороны страны и безопасности государства, правопорядка, экологической безопасности, предотвращения чрезвычайных ситуаций техногенного характера;
- недопустимость бессрочного выделения полос частот, присвоения частот или частотных каналов;
- конверсия частотного ресурса и платность использования РЧС;
- прозрачность и открытость процедур распределения и использования РЧС.
В периодической печати последних лет широко обсуждается проблема РЧС. Не последнее внимание уделяется анализу эффективности использования РЧС, при этом выделяют три вида эффективности - техническую, экономическую и функциональную [1]. Техническая эффективность определяется через спектральную эффективность (отношение скорости передачи данных к ширине используемой полосы РЧС) и электромагнитную совместимость (возможность совместного использования одной полосы частот разными средствами). Экономическая эффективность связывается с доходом оператора от использования полосы РЧС. Функциональная эффективность использования РЧС определяется свойствами сетей связи, которые построены на основе использования выделенных полос частот. Как справедливо отмечается в актуальных публикациях [1], единого алгоритма сравнения эффективности использования РЧС различными системами связи не существует.
Анализ эффективности использования РЧС гражданскими (коммерческими) пользователями построен в основном на оценке экономической эффективности. Правительственные службы такой анализ проводят, прежде всего, на основе требований по функциональной эффективности. Отсутствие единой для всех служб методологии анализа приводит к невозможности сравнения эффективности использования РЧС по различающимся показателям, получаемым отдельно каждой из групп пользователей РЧС. Несопоставимость получаемых показателей стала барьером на пути конверсии РЧС и основой для порой диаметральных оценок эффективности использования РЧС. Одним из путей преодоления указанных затруднений стало предложение по использованию экономических рычагов для регулирования использования РЧС правительственными службами, выразившееся во взимании платы с этих служб. Этот подход, по сути, сводит гражданских и правительственных пользователей в единую плоскость экономического анализа эффективности. Тогда точка компромисса во многом определяется соотношением платежеспособностей пользователей РЧС независимо от их принадлежности к правительственным или гражданским пользователям. Действительно, совокупность средств, выделяемых правительственным службам из федерального бюджета на нужды обороны и безопасности (в том числе на использование РЧС), характеризует достигнутый в обществе компромисс между потребностями в безопасном существовании, защите от внешней агрессии и потребностями в экономическом развитии, не отягощенном непосильными издержками. Однако применение этого подхода к системам связи правительственных служб недопустимо, так как устанавливаемые ограничения на использование РЧС ведут к снижению качества предоставляемых услуг связи, то есть невыполнению требований по функциональной эффективности.
Таким образом, выявленные при анализе эффективности использования РЧС системами связи правительственных служб противоречия обуславливают необходимость разработки новых подходов к анализу эффективности использования РЧС. Один из возможных подходов заключается в том, что эффективность использования РЧС гражданскими службами оценивается по критериям функциональной эффективности, что позволило бы сравнивать получаемые показатели эффективности с показателями эффективности использования РЧС правительственными службами. Однако методология количественного обоснования функциональной эффективности использования РЧС гражданскими службами недостаточно развита.
Анализ эффективности использования РЧС и его конверсии сложен также ввиду большой инертности систем, использующих РЧС. Системы связи, спроектированные десятилетия назад и использующие отведенные им полосы РЧС, эволюционируют, модернизируются и продолжают использовать те же полосы РЧС. Одномоментное изменение планов распределения частот с целью достижения оптимальных показателей эффективности использования РЧС невозможно. Поэтому анализ эффективности использования РЧС, разработка новых планов (таблиц) распределения радиочастот должны строиться на основе повариантного (ситуационного) моделирования существующих и перспективных систем связи и расчета соответствующих показателей эффективности функционирования систем связи и показателей эффективности использования РЧС.
Важным аспектом анализа эффективности использования РЧС является рассмотрение физических особенностей передачи сигналов в различных полосах РЧС. Действительно, предоставление услуг связи на основе использования полосы 10-20 МГц трудно соотнести с предоставлением услуг связи на основе использования полосы 910-920 МГц или, например, 6010-6020 МГц как по техническим, так и по функциональным и экономическим критериям. Неэквивалентность полос частот одинаковой ширины, но различных диапазонов не дает возможности механически перераспределять радиочастотный ресурс. Отсюда вытекает приверженность многих исследователей к экономическим методам, дающим единое «справедливое» - стоимостное измерение. Неэквивалентность полос частот в разных участках спектра ограничивает использование научных методов исследования операций, основанных на представлении РЧС как однородного ресурса, подлежащего распределению.
Еще сложнее обстоит дело с анализом эффективности использования РЧС сетями связи, имеющим в своем составе разнотипные средства связи. Операторы сотовой связи для развертывания базовых станций используют полосы РЧС в диапазоне 900/1800 МГц. Одновременно операторы требуют выделения полосы РЧС для обеспечения связи с базовыми станциями на основе применения радиорелейной связи. Очевидно, в случае положительного решения по выделению полосы, используемой для организации канала «базовая станция-абонентский терминал», но отрицательного решения по выделению полосы РЧС для нужд радиорелейной связи, операторы вынуждены использовать для связи с базовыми станциями другие виды связи (спутниковую, радио) или даже другой род связи (проводную связь). Это неизбежно изменяет как экономические, функциональные, так и технические показатели эффективности использования РЧС. Возникает необходимость перехода от анализа эффективности использования полосы РЧС к комплексному анализу эффективности использования полос РЧС всей сетью связи. Для сетей связи правительственных служб этот подход будет особенно актуальным.
Одним из принципов построения сетей военной связи является резервирование, а важным направлением резервирования является использование различных родов и видов связи по различным трассам (путям). Сети военной связи функционируют как единый комплекс разнородных средств, подсетей, и отказ от одного из видов связи в результате конверсии, например, от коротковолновой радиосвязи, обязательно повлияет на характеристики системы в целом. Перевод функционирующей сети в другую полосу РЧС повлияет на характер распространения радиоволн, что также изменяет (возможно ухудшает) показатели качества предоставления услуг военной связи, хотя эффективность использования РЧС может улучшаться.
Таким образом, анализ эффективности использования РЧС гражданскими потребителями должен оставаться в основном в рамках традиционного экономического подхода с учетом специфики службы, использующей РЧС. При анализе эффективности использования РЧС правительственными службами, на наш взгляд, приоритетным остается функциональный подход, при котором компромисс находится в точке, определяемой соотношением, с одной стороны, допустимого изменения качества предоставляемых услуг военной связи и, с другой стороны, получаемым в результате конверсии социально-экономическим эффектом. Анализ эффективности использования РЧС в целом сложен ввиду наличия различных целевых установок и, соответственно, функций полезности у разных групп потребителей, что затрудняет оценку эффективности использования РЧС до и после конверсии.
Литература
радиочастотный спектр связь
1. Крупнов, А. Е. Пути повышения эффективности использования радиочастотного спектра [Текст] / А. Е. Крупнов, А. И. Скородумов // Электросвязь. -2007. - № 7. - с. 12-18.