М.В. РЫБАЧЕНКОВ,
генеральный директор ЗАО "САГА",
Ю.Л. БОТОВ, главный инженер проектов,
В.В. ВАТОЛЛО, начальник проектного отдела,
В.А. ГОРДЕЕВ, ведущий специалист,
Д.С. КИРЕЕВ, технический директор

Сети оперативной подвижной связи (СПС) по критерию "эффективность/стоимость" в настоящее время являются самыми привлекательными для организации управления сложными производственными структурами, содержащими подвижные элементы. В большинстве случаев построение СПС требует относительно больших инвестиций и предполагает большие сроки ее эксплуатации, поэтому помимо чисто технических параметров немаловажны и возможности ее развития, модификации, адаптации к меняющейся организационно-управленческой ситуации, наличие альтернативных производителей отдельных компонентов системы. Все это надо учитывать в процессе проектирования, достаточно длительном и сложном, что обусловливается, кроме всего прочего, необходимостью сбора большого количества исходных данных и проведения согласований.

Только в результате высококвалифицированного проектирования можно получить близкие к оптимальным технические характеристики (ТХ) сети, реальные оценки сроков и затрат на строительство и оборудование объектов СПС, ее технико-экономическое обоснование. Многообразие объективных и субъективных факторов, влияющих на принятие решений в этой области деятельности, сложность и продолжительность организационно-технологических процессов делают целесообразным обобщение накопленного опыта в виде комплекса сведений и рекомендаций, которые позволили бы будущим владельцам и операторам СПС более осознанно и ответственно оценивать содержание и качество проектирования систем.

В статье М.В. Рыбаченкова и др. "Транкинговые сети: проблемы и технология создания" ("ВС", № 12 - 1997 г., № 1 - 1998 г.), был представлен общий взгляд авторов на технологию создания СПС. Здесь сделана попытка систематизированно изложить те логически связанные работы и операции, которые по существу составляют технологию проектирования сетей.

Проектирование СПС по своей сути сводится к выработке технико-экономических и конструкторско-технологических решений, в возможно большей степени приближающихся к оптимальным. Главные проблемы при этом заключаются в умении применить системный подход, комплексно оценить весь спектр и взаимосвязи факторов, влияющих на определение типа и технические характеристики сети, предусмотреть использование передовых технологий создания и эксплуатации системы, сделать правильный выбор исполнителей работ и т. д.

В отличие от простой одно-трехзоновой сети проектирование сложной многозоновой системы в каждом случае уникально. В данной статье в общем виде описывается технологическая схема (ТС) проектирования однозоновой сети, составленная на базе общих, свойственных любой разновидности таких сетей представлений об их структуре, принципах функционирования, расчета, конструирования и т. д. Как показывает опыт, ориентация на эту технологию позволит значительно сэкономить время, оптимизировать проект и технические характеристики системы, в том числе сложной (при условии его выполнения опытными специалистами на высоком профессиональном уровне).

Необходимо подчеркнуть, что на начальном этапе создания СПС, определяющем качество проектирования, очень важно правильно сформулировать техническое задание (ТЗ) и исходные данные (ИД) с учетом реальных требований, финансовых возможностей, понимания технологических особенностей построения сети. Чем полнее и точнее ИД, тем вернее составляется ТЗ на проектирование, тем качественнее и точнее могут быть сделаны расчеты и конструкторские проработки, тем более обоснованными будут все инвестиции в создание СПС.

Комплекс исходных данных для проектирования

В соответствии с ТС создания сети подвижной связи, обобщенно отражающей наиболее рациональный путь решения этой задачи, исходными данными для проектирования СПС являются:

• материалы начального этапа определения назначения сети, функциональных требований к ней, технико-экономического анализа возможностей и условий для ее построения, включая обоснование и оценку необходимых инвестиций (в том числе капитальных затрат);
• материалы предварительных согласований в госнадзорных органах, а также с владельцами земель, сооружений и технических средств, использование которых необходимо или целесообразно;
• документы по присвоению частот, включая материалы оценки электромагнитной совместимости (ЭМС);
• топографические карты местности (желательно в цифровом виде) ;
• материалы разработки на этапе предпроектных работ технических предложений (ТП) включая: варианты территориального размещения, геометрии и структуры системы (все последующие операции выполняются для каждого из этих вариантов); определение частотно-территориальных планов, ориентировочный расчет энергетики зон обслуживания с учетом внешних помех и требований ЭМС; оценку трафика, расчет пропускной способности сети; предварительное определение основных ТХ; спецификацию радиотехнического оборудования и основных материалов; оценку основных параметров санитарно-защитных зон (СЗЗ) базовых станций (БС) системы; определение способов и аппаратурной реализации межзоновых связей и подсистемы управления сетью (при необходимости); способы и параметры стыковки СПС с телефонными сетями общего пользования (при необходимости) и др.

Подчеркнем еще раз, что технические предложения - это этап предварительных согласований, оценок, подготовки рекомендаций для рабочего проектирования и построения СПС. Их качественной разработке следует уделять большое внимание, так как именно здесь закладывается идеология системы, определяются возможности ее дальнейшего развития, вырабатывается компромисс между финансовыми возможностями и желаемыми требованиями к ней. В силу изложенного ТП являются как бы фундаментом рабочего проекта (РП).

Кроме перечисленного, проектировщик, а вместе с ним и заказчик, должны иметь исчерпывающие данные по профильной нормативно-методической документации (НМД), учитывая что регулирующая деятельность Госкомтелекома России и его управлений, требования к проектированию, сооружению и эксплуатации СПС отражены в большом числе нормативных, директивных и методических материалов (полный список в данной статье привести невозможно).

Технологическая схема проектирования

Технологическая схема проектирования - это графическое отображение параллельно-последовательного процесса работ, действий и операций, которые его реализуют. Каждая процедура, изображаемая отдельным блоком ТС, означает выполнение: или работ и операций, являющихся очередным звеном в указанном процессе и требующих относительно большого времени в общем технологическом цикле (ТЦ); или кратковременных, но весьма значимых (рубежных) в рамках ТЦ действий. Принципы построения ТС проектирования идентичны описанным в упомянутой статье М.В. Рыбаченкова и др.

"Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений" (СНиП 11-01-95 - основной нормативный документ при проектировании СПС) определяет, что "для.... технически несложных объектов на основе утвержденных (одобренных) обоснований инвестиций в строительство, может разрабатываться рабочий проект (утверждаемая часть и рабочая документация)". Сети оперативной подвижной связи, как правило, относят именно к такой категории объектов. РП, в обязательном порядке включающий в себя рабочую документацию, разрабатывается для них обычно в сокращенном объеме и составе, определяемом в зависимости от вида строительства и функционального назначения объекта. Состав рабочей документации на строительство определяется соответствующими государственными стандартами СПДС и уточняется заказчиком и проектировщиком в договоре (контракте) на проектирование. Эти отправные сведения из НМД должны учитываться при разработке ТС.

Укрупненная ТС проектирования представлена на рис. 1. Ее логика и структура очевидны и соответствуют в целом требованиям существующих нормативных документов и практике построения СПС. В ней блок "Разработка технических решений" отображает выполнение расчетов и обоснований системно-технических характеристик сети. Блок "Разработка конструкторско-технологических решений" - это определение оптимальной компоновки оборудования, вариационная конструкторская проработка его размещения, установки, монтажа, кабельной трассировки и т. п. "Подготовка рабочей документации" осуществляется в соответствии с ГОСТ 21.101-93, "Организация строительно-монтажных и пуско-наладочных работ" - в соответствии со СНиП 3.01.01-85 и другими документами СПДС, ВНТП.

В зависимости от масштаба СПС в утверждаемую часть РП эти проработки входят или отдельными разделами пояснительной записки, или отдельными ее частями. "Составление объектной сметы, разработка ТЭО системы" выполняются по "Справочнику базовых цен на проектные работы для строительства. Объекты связи.", по СП 11-101-95 и ряду других нормативных документов.

Развернутая технологическая схема проектирования показана на рис. 2, из которого видно, что проектирование представляет собой процесс последовательного приближения к оптимуму. Число итераций (и, соответственно, период технологического цикла) зависит от применяемых технологий проектных работ, опыта главного инженера проекта (ГИП), его умения находить оптимальную меру корректировки исходных данных и решений на каждой итерации, от возможностей дополнения ИД. В отличие от ТС (рис. 1) процедуры по этой схеме внутри укрупненных блоков можно выполнять с некоторым нарушением указанных в ней последовательностей в зависимости от реальных обстоятельств в ходе выполнения проектных работ. Кроме того, надо иметь в виду, что показанные здесь операции являются главными, но не исчерпывают своей формулировкой весь спектр подразумевающихся при этом и сопутствующих действий. Ни одна технологическая схема не в состоянии отразить многообразия операций, необходимых для ее реализации. Однако, представленная ТС, на взгляд авторов, в наибольшей степени соответствует практической необходимости и реалиям настоящего времени.

Основные элементы технологического цикла проектирования

Разработка технических решений. При проектировании любой системы радиосвязи определяющим фактором является оценка ее эффективности. Для сетей сухопутной подвижной связи понятие эффективности означает обеспечение радиообмена с заданным качеством между абонентами в требуемой пространственной зоне в течение достаточно большого процента времени от общей продолжительности связи. При этом понятие качества трактуется как предоставление канала связи с удовлетворительно низкой вероятностью отказа (или чрезмерного ожидания) и достаточной разборчивостью при аналоговой телефонии или достаточно малой вероятностью поэлементной ошибки при передаче цифровых сигналов. Данные многочисленных измерений показывают, что мощность полезного сигнала на входе приемника Р пр, минимально необходимая для обеспечения удовлетворительного качества приема (т. е. его реальная чувствительность Р р), должна в зависимости от вида связи на 10 - 20 дБ превышать мощность собственных и внешних шумов. Собственные шумовые характеристики радиоприемников, как правило, известны, внешние помехи всегда можно измерить или оценить другим способом, следовательно предметом для оценок эффективности является определение территориальной зоны вокруг каждой БС, в пределах которой в заданном проценте времени будут выполняться условия: Р пр"Р р, а вероятность отказа в предоставлении канала не будет превышать установленного порога. Удовлетворение требований по высокой надежности связи, т. е. по обеспечению необходимого ее качества в течение большого % времени от достаточно продолжительного времени контроля этого качества, зависит в основном от характера внешних помех - случайного по своей сути процесса. Как правило, числовые оценки статистических характеристик таких помех или известны, или могут быть определены экспериментально и, следовательно, учитываться при проектных расчетах путем создания "запаса" по отношению сигнал/помеха или другим способом. Эти соображения являются отправными для выполнения работ по определению основных ТХ проектируемой системы.

Расчет и оптимизация радиоэнергетики ТСПС. Одним из сложнейших вопросов проектирования СПС является учет особенностей распространения радиоволн (РВ) от базовой до абонентской станции (АС) и обратно.

Пространство между передающей и приемной антеннами условно разбивается на три области: прямой видимости, полутени и тени (рис. 3). Разумеется, их протяженность зависит от высот антенн. В двух первых из этих областей распространение радиоволн описывается по разному. В третьей, считается, что сигнал затухает до ничтожного уровня и его прием невозможен.

В первой области преобладают механизмы отражения радиоволн от поверхности Земли, и здесь работают законы геометрической оптики. Методы расчета радиоэнергетики для нее хорошо разработаны и просты.

Распространение УКВ вдоль границы раздела воздух-земная поверхность подчиняется законам дифракции. При этом происходят одновременно огибание препятствий, соизмеримых с длиной волны, и изменение структуры волны, сопровождающееся появлением дополнительных потерь энергии сигнала и его информативности. Кривизна земного шара в этом смысле представляет собой препятствие очень больших размеров, поэтому УКВ плохо дифрагируют за пределы оптического горизонта.

Трассам распространения между базовой и подвижными станциями практически всегда присущи явления отражения, рассеяния, поглощения энергии радиоволн различными объектами. Этим обусловлены эффекты многолучевого распространения - главной причины замираний сигналов в приемнике, искажений формы принимаемого сигнала, изменений его параметров и, следовательно, потери получаемой информации. Поэтому распространение РВ между БС и подвижными объектами при расчетах обычно описывается физическими и математическими моделями, которые учитывают медианные величины статистических характеристик сигналов. Это означает, что в 50 % случаев уровень поля может быть выше значения, предсказанного по модели, а в 50 % - ниже. Существуют также вариации характеристик распространения РВ во времени: суточные, сезонные и прочие. Однако, как правило, временные вариации гораздо меньше, чем вариации положения.

Оценки зон радиодоступа с учетом различных факторов электродинамики могут выполняться на основе строгой теории поля или приближенных математических выражений, большого количества феноменологических моделей и эмпирических формул, в той или иной мере адекватных конкретным ожидаемым условиям функционирования проектируемых сетей. Выбор осуществляет проектировщик на основании ИД и ТЗ, поэтому заказчик должен отчетливо понимать соотношение своих требований и возможностей по предоставлению соответствующих и очень разных исходных данных. Особенно это касается картографических сведений. Если они представлены файлами на машинных носителях в удовлетворительном масштабе, то это - оптимальный вариант, так как ручная обработка карт удлиняет сроки и увеличивает стоимость проектных работ.

Главный элемент оценок радиодоступа - расчеты энергетики отдельных радиолиний между БС и АС. Общим для известных инженерных методов расчетов является использование известного "уравнения радиосвязи". Отличие заключается в применении различных комбинаций математических выражений, феноменологических моделей и эмпирических формул для определения L_доп. - потерь энергии сигнала при распространении на реальной трассе, дополнительных к потерям в свободном пространстве L_св.

Общие потери L_T на трассе связи удобно записывать в дБ как сумму нескольких слагаемых, количество которых зависит от числа значимо влияющих факторов. Например:

L_T = L_св + L_доп = L_св + L_д + L_л + L_з + L_р + L_а + L_п (дБ),

где L_д - дифракционные потери, возникающие в процессе огибания радиоволнами Земли и затеняющих препятствий на трассе;

L_л - потери дифракции, поглощения, рассеяния в лесопарковых зонах;

L_з - интерференционные потери (замирания) вследствие зеркального и рассеянного отражений радиоволн от поверхности Земли и каких-либо объектов на трассе связи;

L_p - рассеяние энергии сигнала на неровностях поверхности Земли по трассе;

L_а - поглощение и рассеяние радиоволн в водяных парах, осадках и т. п.;

L_п - "эквивалентные потери" из-за регулярных аддитивных помех, которые соответствуют повышению энергетики радиолинии, необходимому для сохранения заданного отношения сигнал/помехи.

Большинство систем наземной радиосвязи с мобильными объектами рассчитываются на 90-процентный уровень надежности. Это означает, что с вероятностью 0,9 уровень принимаемого сигнала должен быть выше порогового. Для обеспечения такого качества связи уже на стадии проектирования системы, как правило, предусматривается введение в структуру потерь составляющей L_з, определяемой как произведение среднеквадратического отклонения (СКО) уровня сигнала на множитель надежности по табл. 1.

Пример расчета фактора надежности L_з. Например, система наземной радиосвязи с мобильными объектами, работающая на частоте 850 МГц, рассчитывается на 90-процентный уровень надежности. Для достижения такого значения множитель надежности согласно табл. 1 должен быть равен 1,3. По статистическим данным в рассматриваемом случае (см. табл. 2) СКО равно 8,25 дБ. Следовательно, фактор надежности L_з должен быть равен 8,25 1,3, т. е. 10,725 дБ. Это число представляет собой "запас" на потери, который необходимо добавить к потерям на распространение, чтобы повысить надежность связи с 50 до 90 %. Для обеспечения 95 % надежности связи необходимо добавить 8.25 1,64, т. е. 13,53 дБ. Таким образом, для повышения надежности связи с 90 до 95 % необходимо добавить 2,81 дБ, что означает почти двукратное повышение мощности передатчика БС.

Существует достаточно много известных теоретических и экспериментальных методов оценки всех составляющих суммарного затухания сигналов на трассах связи. Современные аппаратурно-программные комплексы и технологии позволяют реализовать очень сложные итерационные алгоритмы расчетов с учетом большого количества факторов, исходных данных и моделей, обеспечить синтез структуры, состава и размещения системы, оптимизированный по критерию "эффективность - стоимость".

Вышеизложенное показывает, сколь важным для расчетов является этап формирования исходных данных для проекта, детально представляющих технические условия, рельеф местности и другие характеристики, необходимые для оценок величин затухания радиоволн и уровней электромагнитного поля. Не менее важными факторами являются профессиональный уровень и опыт проектировщика, его вооруженность современными аппаратурно-программными средствами.

Технология расчета радиодоступа. Данная технология сводится к расчету и оптимизации частотно-территориального плана системы и состоит из последовательности вариационных вычислений топографических, геометрических и электродинамических характеристик. Для сложных сетей в каждом конкретном случае - это уникальная в силу специфики условий операция, относящаяся к классу решения экстремальных задач. На рис. 4 приведена в общем виде типичная технологическая схема расчетов для простой однозоновой СПС.

Тип трассы распространения (открытая или закрытая) определяется по углу дифракции . В первом случае, угол дифракции не больше нуля т. е. , во втором - (рис. 5). При классификации трассы связи как трассы прямой видимости - радиолуч проходит над поверхностью Земли, дополнительные потери могут определяться как дифракционные потери Lд распространения над однородной гладкой поверхностью сферической Земли. Они зависят от рабочей частоты, длины трассы, эффективных высот антенн БС и АС. Их значения можно определить, например, по Атласу МККР или рассчитать по методике В.А. Фока.

Оценка статистических характеристик СПС. Задача любой сети подвижной связи состоит в том, чтобы выполнить требования абонентов (заявки) на предоставление услуг, которые поступают в случайные моменты времени. В зависимости от числа каналов и алгоритма функционирования СПС обладают определенной пропускной способностью (ПСС), т. е. способностью обслужить за единицу времени то или иное количество заявок с заданными характеристиками радиообмена.

ПСС может быть адекватна трафику в сети, т. е. реальному потоку заявок с определенными временными параметрами и статистическими свойствами, а может и не соответствовать ему. Практически любая СПС, кроме конвенциональных, функционирует по принципам транкинга (далее будут рассматриваться только такие). Под транкингом понимается динамическое распределение ограниченного количества каналов связи среди большого числа пользователей. При этом каждый из них может получить доступ к любому свободному каналу, причем управление доступом осуществляет транкинговая система, а не пользователь. Использование такой технологии позволяет на ограниченном частотном ресурсе обслужить существенно большее число абонентов, чем в системах без статистического уплотнения каналов.

СПС делятся на системы с отказами и с ожиданием. В сетях с отказами заявка, пришедшая в момент, когда все каналы заняты, получает отказ. В системе с ожиданием такая заявка не отбрасывается, а ставится в очередь - абонент ждет, пока не освободится какой-нибудь канал. Основными показателями качества работы системы с отказами по критерию ПСС являются вероятность отказа (блокировки), системы с ожиданием - вероятность того, что канал не будет предоставлен в течение заданного времени.

Мера пропускной способности СПС - это объем реализованной нагрузки за некоторый период времени, т. е. сумма всех длительностей занятия каналов в течение указанного периода времени (рис. 6). Чаще используется понятие интенсивности нагрузки, которая получается делением объема нагрузки на длину интервала времени, в течение которого этот объем измеряется. Таким образом интенсивность нагрузки - это средняя активность радиосвязи за единицу времени, единицей измерения которой является один эрланг - 1 Эрл. Заметим, что максимальная пропускная способность одного канала равна одному эрлангу, что соответствует случаю, когда канал всегда занят. Следовательно, максимальная пропускная способность группы обслуживающих каналов, выраженная в эрлангах, просто равна их количеству. При увеличении нагрузки на сеть возрастает и вероятность отказа, при росте этой вероятности до 0,3 система становится практически непригодной к использованию. Таким образом, допущенные на стадии проектирования ошибки в оценке статистических характеристик (СТХ) системы грозят обернуться серьезными коммерческими потерями.

Расчеты СТХ могут быть выполнены путем аналитических оценок на базе тех или иных моделей трафика или методом статистического моделирования. К настоящему времени известно и широко применяется достаточно много алгоритмов таких расчетов, основанных на аналитических формулах, более или менее приспособленных для оперативных инженерных оценок. Все они имеют ряд ограничений, получены для определенных моделей трафика и систем обслуживания и не могут претендовать на полное соответствие реальным ситуациям. В них не учитывается, например, что в действующих системах длительность переходных коммутационных процессов иногда оказывает заметное влияние на качество обслуживания; в некоторых сетях обязательно назначение приоритетов различным классам пользователей; в многозоновых системах требуется учитывать возможность перемещения абонентов между зонами; не всегда отсутствует взаимосвязь между вызовами.

Практика эксплуатации СПС показывает, что статистические характеристики трафика, как случайного потока сообщений, имеют регулярный временной тренд: периоды низкой интенсивности нагрузки в сети сменяются интервалами высокой интенсивности, тогда как между ними всегда есть достаточно продолжительные временные промежутки, когда она меняется в этих пределах. Дисперсия трафика в указанных интервалах также весьма не постоянна. А это значит, что требования к ТХ и ПСС системы, рассчитанные, например, по формулам Эрланга на трафик в ЧНН, будут не полностью и не всегда адекватны динамике реальной нагрузки.

Наиболее универсальным методом анализа СТХ и пропускной способности СПС является метод статистического моделирования. В его основе лежит имитация процессов обслуживания, при которой моменты поступления вызовов и их длительности, т. е. характер входящего потока требований и времени обслуживания, подчиняются вероятностным законам распределения. Это позволяет с большим приближением к адекватности отражать процессы, протекающие в реальных сетях.

Для расчетов СТХ может быть рекомендована простейшая технологическая схема, показанная на рис. 7.

Разработка конструкторско-технологических решений. Этап конструкторско-технологической проработки весомо влияет на стоимостные и качественные показатели СПС. Необходимо учесть множество факторов и проверить проектируемую систему на соответствие большому количеству НМД. В условиях постоянных изменений нормативной базы отследить их все и создать современный как по содержанию, так и по форме проект достаточно сложно. Требования к конструкторской документации в проектах зависят от масштабов системы, ее значимости и роли во Взаимоувязанной сети связи (ВСС) России. В любом случае соответствующий раздел проекта должен содержать структурную схему сети, полный комплект рабочей документации на каждую БС, схемы соединений, электро- и радиокоммуникаций и т. д.

Определение аппаратурного состава радиооборудования. По результатам вышеописанных расчетов производятся итеративный выбор из имеющихся вариантов конфигурации системы, расположения площадок установки антенн, площадок (помещений) установки оборудования, предварительный подбор аппаратуры и прочих технологических конструкций, конкретных мест установки антенн и оборудования на площадках, источников электропитания с необходимыми характеристиками и т. д.

Состав оборудования БС определяется в комплексе по признакам соответствия системы требованиям заказчика с оптимальным соотношением цена/качество и по множеству других критериев. На выбор конкретных производителей и типов РЭС влияют в основном соображения надежности, необходимости круглосуточной работы, требуемой частоты регламентного обслуживания, резервирования аппаратуры и прочие эксплуатационные показатели.

Ввиду того, что радиотехнические параметры абонентской аппаратуры различных производителей близки (диапазоны частот, мощности передатчиков, чувствительности приемников), решение о выборе принимается в зависимости от комплекса требований заказчика к длительности работы радиостанций без перезарядки аккумуляторных батарей, механической прочности, времени наработки на отказ, функциональных и эргономических показателей, возможности работы в агрессивных средах и т. д.

В случае необходимости, следует предусматривать и учитывать включение в состав технических средств дополнительного оборудования передачи данных и межзоновой связи. Это могут быть устройства сжатия, аппаратура радиорелейных линий, интерфейсы выделенных или коммутируемых каналов связи и т. д.

Выбор оборудования производится в два этапа. На первом - выбирают коммутационное оборудование, обеспечивающее реализацию заданных протоколов связи, такое как контроллеры, кодировщики, согласующие устройства и т. д. Оборудование, параметры которого зависят от частот и определяют выполнение требований по мощности излучения и чувствительности приема, на первом этапе выбирается предварительно. Лишь после трассировки радиочастотного кабеля и уточнения потерь в нем можно окончательно остановиться на конкретных типах ретрансляторов, усилителей мощности, блоков питания и т. п. Антенны, как правило, выбираются на первом этапе и обычно в последующей замене не нуждаются. При этом, кроме очевидных требований по диаграмме направленности, необходимо обращать внимание на наличие и эффективность антикоррозионных покрытий, механическую прочность и величину ухода параметров антенны в результате изменений температуры окружающей среды.

Подготовка помещений и площадок, определение планов и способов монтажа. Как правило, при установке оборудования и антенных систем в помещениях и на площадках, которые не были на это рассчитаны (например на крышах жилых зданий, в квартирах верхних этажей и чердачных помещениях жилых зданий, на заводских трубах), необходима их предварительная подготовка в соответствии с установленными требованиями к строительно-монтажным работам, производственным помещениям по санитарной гигиене, охране труда и технике безопасности (ОТ и ТБ). Следует правильно выбрать материал стеновых и напольных покрытий, обеспечить рекомендуемую освещенность, а где необходимо - вентиляцию и отопление, принять меры для соблюдения допустимых уровней электромагнитного излучения и предельно допустимых концентраций выбросов вредных веществ от оборудования (например, при использовании аккумуляторных батарей или дизель-генераторов в качестве источников резервного питания). Следует обеспечить защитное заземление оборудования, молниезащиту мачт, антенн, входных и выходных цепей оборудования, предусмотреть средства пожаротушения, планирование маршрутов эвакуации при пожаре, разработку систем пожарной и охранной сигнализации.

Конструкторская компоновка оборудования в зависимости от места размещения БС может быть очень разной: от настольных блоков или напольных стоек для монтажа в помещении до специальных термостатических шкафов и контейнеров для монтажа непосредственно на вышках, трубах и мачтах. Аппаратурные стойки должны обеспечивать выполнение требований по рабочей температуре, влажности воздуха, внутренней электромагнитной совместимости. Размещение блоков должно минимизировать длины шин заземления и соединяющих блоки радиочастотных кабелей, исключить наводки по цепям питания и импульсные помехи в неэкранированных линиях передачи цифровых сигналов.

Особой конструкторской проработке подлежат высокочастотные цепи - полосовые, режекторные, дуплексные фильтры и развязывающие устройства. От их правильного размещения зависят потери в высокочастотном тракте и "плавание" характеристик фильтрующих элементов, приводящее к ухудшению соотношения сигнал/шум.

Конструкция и тип антенной мачты БС сильно зависят от местных условий и необходимой дальности действия системы. Это может быть вновь устанавливаемая высотная мачта с мощным фундаментом или небольшая конструкция, размещаемая на здании, вышке радиорелейной линии, башне радио-, телетрансляции и т. п.

В любом варианте требуется разработка полного комплекта строительно-монтажной документации по СНиП 11-01-95, СНиП III-18-75, ГОСТ 21.101-93 и т. д. В сложных случаях возможен (иногда просто необходим) дополнительный этап инженерных изысканий. Основные требования к конструкции антенн: надежность, минимизация влияния крепежа на диаграмму направленности, технологичность монтажа и ремонта, наличие молниезащиты. Мало, чтобы антенна была прочной и коррозионно устойчивой, она должна быть к тому же достаточно легкой, что особенно важно при монтаже на существующих высотных сооружениях. В конструкции АФУ необходимо предусмотреть возможность работы в условиях обледенения, определенных снеговой и ветровой нагрузок. Способы и конструкции крепления антенн и мачт должны удовлетворять нормативным требованиям по надежности и безопасности.

Трассировка коммуникаций. При проектировании СПС необходимо произвести трассировку радиокабелей, кабелей электропитания, шин защитного заземления и молниезащиты, телефонных линий, иногда трасс водоснабжения, систем отопления, пожарной сигнализации и т. п.

Основные требования к прокладке радиокабеля - минимизация его длины для уменьшения вносимых потерь и учет специфических требований молниезащиты.

Иногда при монтаже системы из нескольких антенн, необходимо учитывать фазовый набег в кабеле, который может исказить диаграмму направленности антенной системы. Идеальным вариантом было бы использование двух антенных систем на прием и передачу, где приемная антенна расположена выше передающей, а аппаратура размещается вблизи от приемной. Потери в кабеле можно компенсировать увеличением мощности передатчика, а с подъемом приемной антенны улучшается качество приема сигнала от маломощных портативных станций.

При разводке линий энергоснабжения должны учитываться стандартная и пиковая нагрузки на электрическую сеть (с запасом на будущее развитие), наличие существующих щитов электропитания, электропроводки, проблемы обеспечения электробезопасности персонала. При необходимости создаются резервные контура электропитания от дублирующих или автономных источников. Кабель электропитания выбирается с учетом общей нагрузки с необходимым запасом. Конкретный его тип зависит от способа внешней или внутренней прокладки: по диэлектрическим стенам, металлоконструкциям, трубам и т. д. Для вертикальной прокладки существуют специальные кабели, армированные стальной проволокой (тросиком). Электроарматуру подбирают с учетом требований по надежности и безопасности. При монтаже оборудования в жилых помещениях запрещается использовать для питания оборудования бытовую электропроводку из-за недостаточно надежного заземления.

Разводка контуров заземления представляет особенную сложность при монтаже оборудования в жилых и офисных помещениях, переоборудуемых в производственные. Как правило, в них отсутствуют отводы стандартных систем заземления и необходима прокладка собственной надежной линии заземления от помещения (обычно расположенного на верхних этажах здания) до стандартных заземлителей, размещаемых у фундамента здания. Прокладка шин заземления ведется из соображений обеспечения норм на максимально допустимое сопротивление заземления, надежности, отсутствия или минимизации разности потенциалов земли для различных устройств, стоек, шкафов. Недопустимо использовать один контур заземления для обеспечения электробезопасности оборудования и для молниезащиты, так как при ударе молнии даже на столь низком сопротивлении (единицы Ом) образуется разность потенциалов порядка тысяч вольт, что приводит к выходу из строя оборудования и может привести к поражению током обслуживающего персонала.

При разводке телефонной сети учитывается специфика прокладки низковольтных линий, особенности подключения к телефонной станции, а при необходимости предполагается установка дополнительных учрежденческих АТС и телефонного оборудования.

Проработка вопросов охраны и обеспечения условий труда, техники безопасности. Обеспечение безопасной эксплуатации требует от проектировщика проработки электробезопасности, пожарной безопасности, охраны труда обслуживающего персонала, расчета санитарно-защитной зоны и зоны ограничения застройки с точки зрения воздействия электромагнитных полей передатчиков БС. Материалы этого раздела накладывают строгие рамки на выбор конструктивных решений при проектировании.

Для обеспечения пожарной безопасности в проектах предусматривается использование специальных негорючих материалов, средств пожаротушения, аварийной вентиляции, системы противопожарной сигнализации, разрабатываются маршруты эвакуации персонала на случай пожара.

Для обеспечения охраны труда помещения, в которых будут располагаться персонал и оборудование, должны соответствовать санитарным правилам и нормам. Особое внимание уделяется вопросам защиты от электромагнитных полей, правильному освещению, отоплению и вентиляции. В проекте также должны быть отражены рекомендованный режим работы персонала и требования по его допуску к выполнению работ с точки зрения знаний техники безопасности.

Дополнительные материалы по соблюдению требований экологии могут понадобиться при использовании в качестве резервных источников питания компактных дизельных агрегатов или кислотных аккумуляторов, а также в ряде других случаев. Как правило, оборудование СПС не имеет выбросов, загрязняющих окружающую среду.

В изложенном материале не затронуты многие вопросы проектирования СПС. Так, приводятся комментарии и разъяснения ко всем элементам развернутой технологической схемы. Рассчитываем, что это не сделает ее менее полезной, так как понятия "подготовка рабочей документации", "строительно-монтажные работы", "пуско-наладка" и т. п. инженерам-практикам гораздо привычнее, чем вышеописанные. Надеемся также, что уважаемые читатели найдут необходимую недостающую информацию в первоисточниках. Главное, с нашей точки зрения, здесь все-таки присутствует.

Хотелось бы подчеркнуть следующее. Проектирование СПС по описанной технологии является многократным итерационным процессом поиска технико-экономических и конструкторско-технологических решений, шаг за шагом приближающихся к оптимальным, в смысле удовлетворения требованиям ТЗ. Следование данной ТС делает процесс проектирования алгоритмически системным и соответствующим требованиям функционально-стоимостной оптимизации. Знание этой технологии позволит операторам СПС более взвешенно и ответственно подходить к проблемам формирования требований к своим сетям, к управлению их проектированием, построением и эксплуатации.

Однако, как правило, проект СПС очень трудно сделать без опыта и аппаратурно-программной базы проектирования радиосистем, профессионального и компетентного анализа возможных вариантов, понимания специфики государственного регулирования в области связи. Со всех точек зрения, в том числе экономической, наиболее целесообразно поручить весь комплекс работ по созданию СПС, в том числе проектирование, опытной, зарекомендовавшей себя в этой области деятельности фирме.