ВКР-15: новый импульс для развития операторов ГСС ФСС в Ku-диапазоне радиочастот (13–15 ГГц)

Анализируются результаты Всемирной конференции радиосвязи 2015 г. (ВКР-15) в части нового первичного распределения фиксированной спутниковой службе (ФСС) в диапазоне 13-15 ГГц. Рассмотрены условия использования распределения ФСС для заявления в Международном союзе электросвязи (МСЭ) орбитально-частотного ресурса (ОЧР) геостационарных систем ФСС.

Авторы:
М.В. Стрелец,руководитель программы ООО «Гейзер-Телеком», к.т.н.; mstrelets@g-tl.ru
А.Н. Костин, руководитель проекта ООО «Гейзер-Телеком»; kostin@g-tl.ru

Ku-диапазон частот (10,7–17,7 ГГц) [1] традиционно используется  для  предоставления  различных  услуг спутниковой  связи  –  от  VSAT  до  широкополосной связи. При этом операторы систем спутниковой связи сталкиваются в Ku-диапазоне с серьезными проблемами, обусловленными необходимостью координировать свои частотные присвоения ввиду востребованности  данного  диапазона  всеми  администрациями связи (АС).

В настоящее время в Международном справочном регистре частот (МСРЧ) зарегистрировано более 450 спутниковых сетей ФСС в полосах частот Ku-диапазона [2]. Орбитальный разнос между реальными космическими аппаратами, функционирующими в настоящее время на ГСО и использующими транспондеры Ku-диапазона, составляет менее 2°. Поэтому дополнительное распределение в Ku-диапазоне для сообщества операторов ФСС является чрезвычайно важным и актуальным.

На  Всемирной  конференции  радиосвязи  в  ноябре 2015 г. был рассмотрен ряд вопросов, связанных с оптимизацией распределения и совместного использования ресурсов спектра и орбиты. Повестка дня ВКР-15 включала, в том числе, обсуждение положений Регламента радиосвязи (РР) и распределения частот для нового первичного распределения ФСС в Ku-диапазоне частот (пункт повестки дня 1.6).

По итогам конференции полоса частот 13,4–13,65 ГГц (космос–Земля) в Районе 1 (Европа, Ближний Восток и Африка) и полоса частот 14,5–14,75/14,8 ГГц (Земля–космос) были распределены ФСС в ряде стран Районов 1, 2 и Района 3 [3]. При этом надо иметь в виду, что дополнительное использование орбитально-частотного ресурса ФСС возможно при выполнении ограничений, обусловленных применением процедур по обеспечению защиты от непреднамеренных помех существующих первичных и вторичных радиослужб. Ниже анализируются основные регуляторные аспекты и условия использования нового первичного распределения ФСС в полосах частот Ku-диапазона.

Условия использования дополнительного распределения ФСС (космос–земля) в полосе  13,4-13,65 ГГц в Районе 1

Использование  полосы  частот  13,4–13,65  ГГц  ФСС (космос–Земля) ограничено только геостационарными спутниковыми системами. Оно возможно при получении согласия (в соответствии с п. 9.21 Регламента радиосвязи [4]) в отношении спутниковых систем, работающих в службе космических исследований (СКИ) (космос–космос) и ретранслирующих данные от космических станций (КС) на геостационарной спутниковой орбите связанным с ними КС на негеостационарных спутниковых орбитах, по которым Бюро радиосвязи (БР) МСЭ получило информацию для предварительной публикации до 27 ноября 2015 г.

Таким  образом,  для  заявления  новой  сети  ФСС  в рассматриваемой полосе частот заявляющая администрация должна добиваться согласия администрации, эксплуатирующей  системы  СКИ  (космос–космос). Данное требование будет применяться для всех новых сетей ФСС, находящихся в пределах орбитальной дуги ±20° от номинальной орбитальной позиции спутника СКИ на ГСО.

По данным Бюро радиосвязи МСЭ на 27.11.2015 г., полоса 13,4-13,65 ГГц используется спутниками СРД (космос–космос) только одной АС – Российской Федерации  –  в  орбитальных  позициях  160°з.д.,  16°з.д., 95°в.д.,  167°в.д.  (многофункциональная  космическая система ретрансляции «Луч»). Это означает, что любая АС, планирующая для заявления новое распределение ФСС в полосе 13,4–13,65 ГГц в пределах орбитальной дуги ±20° от указанных орбитальных позиций, обязана, в соответствии с п. 9.21 РР, добиваться согласия АС РФ на такое использование.

Кроме того, АС, планирующие использование полосы частот 13,4–13,65 ГГц системами ФСС ГСО, должны координировать (п. 9.7 РР) свои частотные присвоения с системами службы космических исследований, в  рамках  которой  функционируют  фидерные  радиолинии  СРД  СКИ  (космос–Земля).  В  соответствии  с Рекомендацией МСЭ-Р SA.1414 [5] такие радиолинии использует АС США; при этом в фидерных линиях СРД СКИ задействованы антенны диаметром 18,3 м. С учетом избирательности диаграмм направленности антенн и малого количества таких станций координация новых систем ФСС с системами СРД СКИ (космос–Земля) ожидается достижимой без каких-либо значительных ограничений.

0001[1]

Помимо обременений, обусловленных требованием координации частотных присвоений новых систем ФСС (космос–Земля) с системами СКИ (космос–космос и космос–Земля), необходимо выполнение ограничений плотности потока мощности (ППМ), создаваемой КС ФСС. Новые ограничения для полосы 13,4–13,65 ГГц (Ст. 21 РР), принятые ВКР-15, предназначены для защиты наземных служб, а также спутниковой службы исследования Земли (ССИЗ) (активной) и СКИ.

Разработанная РГ 4А МСЭ-Р и утвержденная ВКР-15  маска  ППМ,  создаваемая  КС  ФСС  в  полосе 13,4 –13,65 ГГц, накладывает значительные ограничения в зависимости от угла прихода – относительно горизонтальной плоскости (рис. 1). Так, в диапазоне δ = 25°… 80° предел ППМ, создаваемой излучениями КС ФСС у поверхности Земли, не должен превышать −149 дБ(Вт/м2) в эталонной полосе 4 кГц, что соответ-ствует максимальной спектральной плотности эквивалентной изотропно-излучаемой мощности (ЭИИМ) КС ФСС порядка −23 дБ(Вт/Гц). Это, в свою очередь, позволяет гарантированно функционировать с заданным качеством системам ФСС с диаметром антенн порядка 0,6 м. Однако для δ = 10° предел ППМ составит уже –155 дБ(Вт/ м2) в полосе 4 кГц, а спектральная плотность ЭИИМ −28 дБ(Вт/ Гц), что обеспечивает возможность использовать антенны диаметром порядка 1 м (рис. 2).

Помимо того, в РР были внесены положения, в соответствии с которыми приемные земные станции(ЗС) ФСС в полосе частот 13,4–13,65 ГГц не должны требовать защиты от космических станций ССИЗ (активной).  При  этом  защита  ССИЗ  (активной)  от  помех, создаваемых передающими КС ФСС в полосе частот 13,4–13,65 ГГц, будет обеспечиваться применением рассмотренной маски ППМ (см. рис. 1).

Условия использования распределения ФСС (земля–космос) в полосе 14,5–14,75 ГГц  в странах Районов 1 И 2 И 14,5–14,8 ГГц в странах Района 3

ВКР-15  приняла  две  резолюции  об  использовании ЗС в некоторых странах Районов 1 и 2 в полосе частот 14,5–14,75 ГГц и в ряде стран Района 3 в полосе частот 14,5–14,8 ГГц в рамках ФСС (Земля–космос), за исключением использования данной полосы частот для фидерных линий радиовещательной спутниковой службы (РвСС) (рис. 3).

ЗС в Районах 1 и 2 в полосе частот 14,5–14,75 ГГц в ФСС (Земля–космос), за исключением использования данной полосы частот для фидерных линий РвСС, могут работать только в таких странах, как Алжир, Саудовская Аравия, Аргентина, Армения, Азербайджан, Бахрейн, Беларусь, Бразилия, Болгария, Куба, Египет, Сальвадор, Российская Федерация, Ирак, Иордания, Казахстан, Кувейт, Мавритания, Мексика, Марокко, Никарагуа, Норвегия, Оман, Узбекистан, Катар, Кыргызстан, Судан, Турция, Уругвай и Венесуэла.

0001[1]

ЗС в Районе 3 в полосе частот 14,5–14,8 ГГц в ФСС (Земля–космос),за исключением использования данной полосы частот для фидерных линий РвСС, могут  работать только в таких странах, как Австралия, Кам-боджа, Китай, Япония, Лаос, Пакистан, Папуа–Новая Гвинея, Таиланд и Вьетнам.

Такая работа ФСС (Земля–космос), за исключением использования данной полосы частот для фидерных линий РвСС, ограничена только сетями на ГСО и осуществляется при выполнении целого ряда технических и эксплуатационных ограничений.

Использование в перечисленных странах полос частот 14,5–14,75 и 14,5–14,8 ГГц в рамках ФСС (Земля–космос), не применяемых для фидерных линий РвСС, возможно при выполнении следующих условий:

  • земные станции размещаются и заявляются в МСЭ в известном местоположении на суше;
  • минимальный диаметр антенны ЗС ФСС 6 м;
  • максимальная спектральная  плотность  мощности (СПМ) не выше -44,5 дБ(Вт/Гц) на входе антенны.

Данные положения включены в Регламент радиосвязи с целью ограничения плотности распределения таких ЗС по территории отдельных АС и из-за невозможности использования станций типа VSAT и земных станций на морских платформах для гарантированной защиты фиксированной (ФС) и подвижной (ПС) служб, включая воздушную подвижную службу (ВПС).

Кроме  того,  в  отношении  местоположения  таких ЗС должно соблюдаться следующее требование: расстояние разноса не менее 500 км от границы (границ) других стран, если только соответствующие АС явным образом не договорились о меньшем расстоянии. С точки зрения приграничной координации это положение вводит некую «зону исключения» в 500 км до границ сопредельных государств, в которой функционирование рассматриваемых ЗС ФСС должно быть исключено, если не достигнуты соответствующие соглашения между граничащими АС. Теоретически данное положение может накладывать существенные ограничения на возможность развертывания ЗС ФСС в полосах частот 14,5–14,75 и 14,5–14,8 ГГц в случае, если АС, которая направляет заявку, занимает очень малую территорию и/или имеет общую границу с большим количеством сопредельных государств (рис. 4).

0001[1]

Однако в отношении Российской Федерации в силу ее географического положения требование не менее 500-км разноса от границы не будет накладывать каких-либо существенных ограничений на использование ЗС ФСС в полосе частот 14,5–14,75 ГГц. Данное положение было введено в РР в  качестве  компромиссного  решения  ВКР-15,  призванного обеспечить гарантированную защиту систем ВПС (линия «Земля–воздух»), эксплуатируемых целым рядом АС.

В то же время данное ограничение на функционирование рассматриваемых ЗС ФСС лишило ряд стран возможности  использования  полосы  частот  14,5–14,75/8 ГГц ФСС, и, как следствие, эти администрации не внесли наименования своих стран в соответствующие резолюции ВКР-15.

Прежде  чем  АС,  на  территории  которой  действует новое распределение ФСС, введет в эксплуатацию ЗС ФСС (Земля–космос), за исключением использования данной полосы частот для фидерных линий РвСС в полосах  частот  14,5–14,75  и  14,5–14,8  ГГц,  она  должна выполнить ряд условий. В частности, плотность потока мощности, производимой этой ЗС, не должна превышать −151,5 дБ(Вт/(м24 кГц)) на всех высотах −от 0 до 19000 м – над уровнем моря на расстоянии 22 км в сторону моря от всех прибрежных линий, которое определяется как отметка нижнего уровня воды, официально признанная каждым прибрежным государством (рис. 5).

0001[1]

Данное положение призвано гарантировать защиту станций ВПС не только на территории сопредельного государства, но и в международных водах, когда стационарная станция системы ВПС находится на борту морского судна (п. 1.81 РР). Ограничение ППМ в сторону моря получено с учетом характеристик приемной станции ВПС, приведенных в Рекомендации МСЭ-Р M.2089 «Технические характеристики и критерии защиты для систем воздушной подвижной службы в полосе частот 14,5–15,35 ГГц» [6].

Анализируя  данные  ограничение  с  точки  зрения применимости для ЗС, расположенных на территории РФ, необходимо отметить, что ограничение ППМ ЗС над уровнем моря на расстоянии 22 км в сторону моря от всех прибрежных линий будет актуально лишь для незначительного количества территорий в восточной части РФ и, таким образом, не должно сдерживать развертывание таких ЗС ФСС.

Поскольку  полоса  частот  14,5–14,8 ГГц  также  используется в настоящее время ФСС (Земля–космос) для фидерных линий РвСС Районов 1 и 3, в Регламент радиосвязи был внесен целый ряд положений для защиты выделений и присвоений Плана фидерных линий для Районов 1 и 3 в полосе частот 14,5–14,8 ГГц. Так, в Приложение 30А РР включены положения, в соответствии  с  которыми  координация  передающей  ЗС ФСС с приемной КС фидерной линии РвСС в Плане или Списке для фидерных линий Районов 1 и 3, или с предложенной новой, или с измененной приемной КС в Списке необходима, если ППМ, поступающей на приемную КС фидерной линии РвСС другой АС, превышает следующее значение:

–197,0 – GRx дБ(Вт/м2∙Гц) в отношении присвоения в Плане для фидерных линий в Районах 1 и 3; 

–193,9 – GRx дБ(Вт/м2 ∙Гц) в отношении присвоения, которое включено в Список для фидерных линий или для которого полная информация, согласно Приложению 4 РР, была получена Бюро радиосвязи в соответствии с § 4.1.3 Приложения 30А РР.

Здесь GRx – относительное усиление приемной антенны КС, подпадающей под действие Плана, в месте расположения передающей ЗС ФСС, не предназначенной для фидерных линий РвСС. Кроме того, плотность потока мощности, излучаемой ЗС ГСО ФСС, за исключением использования данной полосы частот для фидерных линий РвСС, в полосах частот 14,5–14,75 и 14,5–14,8 ГГц не должна превышать значение – 76 дБ(Вт/(м2∙27 МГц)), в любой точке ГСО.

Как показали исследования МСЭ-Р, указанные значения ППМ в направлении ГСО обеспечивают гарантированную защиту выделений и присвоений в Плане и Списке для фидерных линий РвСС Районов 1 и 3. Тем не менее АС Индии и Ирана не присоединились к данному распределению ФСС, поскольку активно используют частотные присвоения в полосе 14,5–14,8 ГГц для фидерных линий РвСС Приложения 30А Плана.

Обсуждая возможность заявления ОЧР в рамках нового распределения ФСС, необходимо особо отметить, что частотные присвоения ФСС в полосе 14,5–14,75/8 ГГц  не могут быть внесены в МСРЧ на временной основе, если основанием для неблагоприятного заключения БР МСЭ-Р стало частотное присвоение Плана, или присвоение для окончательной записи в Списке фидерных линий Районов 1 и 3, или присвоение, в отношении которого БР получены окончательные характеристики до даты представления заявки на частотные присвоения нового распределения ФСС.

Помимо  координации  с  выделениями  и  присвоениями  Приложения  30А  Плана,  администрации связи,  планирующие  использование  полосы  частот 14,5–14,75/8 ГГц  системами  ФСС  ГСО,  должны  координировать  (п.9.7  РР)  свои  частотные  присвоения с системами СКИ, в рамках которой функционируют фидерные радиолинии СРД (Земля–космос). В соответствии  с  Рекомендацией  МСЭ-RSA.1414  [5]  такие радиолинии используются АС РФ и АС США, причем с антеннами земных станций диаметром 13,1 и 18,3 м соответственно. Учитывая это, координация ЗС ФСС (диаметр антенны не менее 6 м) с системами СРД СКИ (Земля–космос) ожидается достижимой без каких-либо значительных ограничений.

Заключение. Положения Регламента радиосвязи, в которых нашли отражение решения ВКР-15 по распределению полос частот 13,4–13,65 ГГц (космос–Земля) и 14,5–14,8 ГГц  (Земля–космос), вступают в силу с 1 января 2017 г. Их использование  возможно  с  ограничениями,  рассмотренными в данной статье. При этом необходимо учитывать ряд особенностей Таблицы распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации (утверждена постановлением Правительства РФ от 21 декабря 2011 г. № 1049-34) [7]:

  • полоса частот 13,4–13,65 ГГц не распределена ФСС, что затрудняет: а) получение соответствующих решений Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) о выделении этой полосы частот для систем ФСС (космос-Земля) ввиду несоответствия запрашиваемых  полос  частот национальному распределению и б) заявление орбитально-частотного ресурса в МСЭ;
  • полоса частот 14,5–14,8 ГГц распределена ФСС (Земля–космос) на  первичной  основе  без  каких-либо  ограничений  и  примечаний.  Следовательно, данный ОЧР может быть заявлен российскими операторами спутниковой связи в  соответствии  с  установленным  порядком  и принятыми ВКР-15 решениями.

Для полноценного использования новых первичных распределений ГСО ФСС в Ku-диапазоне частот российскими спутниковыми операторами в соответствии с решениями ВКР-15 в Таблицу распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации должны быть внесены соответствующие изменения.

ЛИТЕРАТУРА

1.Recommendation ITU-RV.431-8. Nomenclature of the frequency and wavelength bands used in telecommunications. – Electronic publication, Geneva, 2015.
2.Space Networks Systems Database of the Radiocommunication Bureau of the ITU. – URL: //www.itu.int/sns.
3.Предварительные заключительные акты. Всемирная конференция радиосвязи (ВКР-15). – Швейцария, Женева, 2–27 ноября 2015 г.
4.Регламент радиосвязи. – Швейцария, Женева, 2012 г.; ISBN 978-92-61-14024-3.
5.Рекомендация МСЭ-Р SA.1414-1. Характеристики спутниковых систем ретрансляции данных. – Электронная публикация, Женева, 2014.
6.Рекомендация МСЭ-Р M.2089-0. Технические характеристики и критерии защиты для систем воздушной подвижной службы в полосе частот 14,5–15,35 ГГц. – Электронная публикация, Женева, 2015.
7.Постановление Правительства Российской Федерации от 21 декабря 2011 г. № 1049-34 «Об утверждении таблицы распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации и признании утратившими силу некоторых постановлений Правительства Российской Федерации».

Рубрики и ключевые слова