Managementul Frecventelor Radio la Esaloanele Tactice
INTRODUCERE
Managementul spectrului electromagnetic a luat amploare în ultimul deceniu odată cu dezvoltarea și implementare unor noi tehnologii radio.Datorită dezvoltării accentuate a tehnologiilor care utilizează spectrul electromagnetic și a cerințelor tot mai mari de resurse spectrale s-a ajuns la o saturare a spectrului. Astfel este nevoie de o adaptare permanentă a managementului frecvențelor radio, în scopul exploatării eficiente a spectrului de care dispunem.
Spectrul radio este o resursă naturală finită, astfel trebuie administrat cât mai eficient și în mod rațional.Acesta nu poate fi împărțit le infinit deci frecvențele alocate către diferiți utilizatori se vor suprapune și vor apărea interferențe reciproce, însă printr-un management al spectrului radio eficient, care să furnizeze mijloace de coordonare a unei utilizării planificate a spectrului radio posibilitatea apariției interferențelor este redusă foarte mult.
Numeroasele aplicații care au fost dezvoltate în ultimii ani fac ca cererea de spectru în sectorul civil să fie foarte mare.Cererea mare de spectru radio din sectorul civil, influențează în mod direct accesul militar la spectrul radio.Astfel pentru accesul ambelor părți la spectru se fac numeroase acorduri diplomatice între organismele civile și cele militare până la cel mai înalt nivel.Cerințele spectrale ale forțelor armate au luat și ele amploare lucru determinat de echipamentele tot mai numeroase utilizate dar și de operațiile desfășurate de către aceștia.
Lucrarea de față urmărește să ofere o viziune realistă asupra contextului spectrului radio în care ne aflăm, dar și asupra importanței utilizării tehnologiei și a unor echipamente cu putere mare de procesare, care să fie capabile să soluționeze pe baza unor algoritmi diferitele probleme întâmpinate de către managerii de spectru în alocarea resurselor electromagnetice.Astfel am propus o soluție software care are ca și finalitate rezolvarea anumitor probleme întâmpinate în timpul procesului de management al spectrului.
Implementarea tehnologiilor și soluțiilor software în procesul de management al spectrului electromagnetic este o necesitatea datorită complexității acestuia.De asemena datorită cereri enorme de frecvențe, factorul uman nu poate să soluționeze toate problemele întâmpinate, astfel introducere aplicațiilor software este esențială în acest domeniu.
Consider că această temă mă va ajuta în viitoarea carieră militară, oferindu-mi numeroase cunoștințe necesare unui viitor ofițer în arma comunicații și informatică și totodată și o aplicație software care poate fi utilizată în procesul de distribuire al frecvențelor radio.
Lucrarea este structurată pe patru capitole, trei capitole teoretice și un capitol destinat părții practice a lucrării de licență.
În primul capitol am prezentata aspectele teoretice privind managementul frecvențelor radio, cu accent pe definirea și prezentare importanței acestuia în mediul de comunicații actual.De asemenea, am prezentat spectrul electromagnetic dar și principalele probleme cu care se confruntă un manager de spectru și soluțiile pe care trebuie să le implementeze în timpul procesului de management.Atenția s-a îndreptat și asupra terminologiei utilizate în domeniul spectral, deoarece necunoaștere acestor termeni are implicații directe în ceea ce privește procesul de înțelegere al managementului frecvențelor radio.
În capitolul al doilea am surprins principalele organisme de la nivel internațional și național, atât militare cât și civile, care au diferite responsabilități în managementul spectrului electromagnetic.Pentru început mi-am indreptat atenția asupra instituțiilor civile de la nivel internațional, deoarece acestea au o poziție importantă în reglementarea spectrului radio chiar și asupra spectrului radio militar.Ulterior, am prezentat organismele militare care au diferite atribuții în acest domeniu, ele fiind de o importanță deosebită deoarece stabilesc diferite acorduri și tratate cu toate instituțiile importante de la nivel internațional și național, în urma cărora este asigurată resursa spectrală necesară forțelor armate.
Capitolul trei abordează problematica managementului frecvențelor radio la nivelul câmpului de luptă tactic și totodată rolul esențial al acestuia în desfășurarea optimă și obținerea succesului în operațiile militare.Forțele militare care desfășoară diferite misiunii au nevoie de asigurarea unui flux informațional permanent, acesta fiind condiționat adeseori de echipamentele ce utilizează spectrul radio.De asemenea în acest capitol am prezentat și provocările ridicate de câmpul de luptă modern dar și metode prin care managerii de spectru pot elimina unele dintre provocările întâlnite.
Ultimul capitol al acestei lucrări a fost dedicat realizării unei aplicații software denumită „GrupareFq”.Prin această aplicație am dorit să aduc o soluție de rezolvare a anumitor probleme întâmpinate în timpul procesului de management al frecvențelor radio. Aplicația „GrupareFq” soluționează problemele ridicate de interferențele ce pot să apară între frecvențe care sunt utilizate în aceiași zonă de operare a echipamentelor.Algoritmul care a fost implementat în aplicație are în vedere gruparea frecvențelor în seturi astfel încât să nu apară interferențe reciproce între frecvențele care se găsesc în același set.
Utilitatea lucrării se remarcă prin aceea că aplicația software realizată în partea practică poate fi utilizată de către toate persoanele atât din mediul militar cât și din mediul civil, care au anumite responsabilități în procesul de management al frecvențelor radio, deoarece reprezintă o soluție în eliminarea interferențelor reciproce.
CAPITOLUL 1: INTRODUCERE ÎN MANAGEMENTUL FRECVENȚELOR RADIO.
Spectrul radio și scopul managementului frecvențelor
Spectrul electromagnetic cuprinde un număr nelimitat de frecvențe pe care poate fi transmisă energia electromagnetică.El cuprinde mai multe subdomenii împărțite în funcție de lungimea de undă.Spectrul este împărțit în:radiațiile ultraviolet, radiațiile infraroșii, razele x, lumină vizibilă, raze gama, microunde fiecare utilizându-se pentru diverse tehnologii de transmisii.
Figura 1.Spectrul electromagnetic
Spectrul radio este definit ca fiind porțiunea din spectrul electromagnetic în care valoarea undelor radio este cuprinsă între 9 kHZ și 3000 GHz.El este împărțit în noua game de frecvențe:
Figura 2.Spectrul radio
foarte joasă frecvență (VLF) unde f=3-30 kHz;
joasă frecvență (JF) unde f=30-300 kHz;
medie frecvență (MF) unde f=300-3000 Khz;
înaltă frecvență (HF) unde f=3-30 MHz;
foarte înaltă frecvență (VHF) unde f=30-300 MHz;
ultra înaltă frecvență (UHF) unde f=300-3000 MHz;
superînaltă frecvență (SHF) unde f=3-30 GHz;
extrem de înaltă frecvență (EHF) unde f=30-300 GHz;
de la 300 Ghz la 3000 GHz.
Undele radio au fost utilizate prima dată de către inventatorul italian Marconi, acum un secol în anul 1895, acesta fiind primul care realizează o transmisie wireless.În momentul realizării primei transmisii fără fir se putea vorbi de un spectru neutilizat „curat”, însă acum după un secol datorită descoperirilor tehnologice a apărut o cerere enormă de resurse spectrale.În prezent, spectrul de radiofrecvență este foarte valoros deoarece foarte multe din serviciile ce servesc societății depind de utilizarea acestuia.
Astăzi aplicații importante pentru societate, cum ar fi:radiodifuziunea, aviația civilă, servicii de urgență, sateliți, de apărare, telefonia celulară, precum și alte tipuri de aplicații depind de modul de alocare al frecvențelor radio.Recent, cererea de resurse de frecvență a crescut dramatic datorită dezvoltării serviciilor informatice și de comunicații, spectrul de radiofrecvență fiind utilizat ca suport de toate formele de comunicații radio (wireless).
Figura 3.Evoluția utilizarii spectrului radio
Spectrul radio este o resursă naturală finită, astfel trebuie gestionat cât mai eficient și în mod rațional.Pentru a putea fi utilizat eficient apare necesitatea unei administrări, care să țină cont de faptul că trebuie asigurat interesul public, apărarea țării și interesul social.Datorită existenței simultane în aceeași locație a mai multor semnale de telecomunicații aceste pot interfera astfel spectrul de radiofrecvență este alocat respectând principiile noninterferenței și al asigurării compatibilității acestuia cu echipamentele electronice utilizate.Spectrul de radiofrecvență nu poate să ofere resurse nelimitate pentru orice utilizator, deoarece există o serie de restricții care determină limitarea diferitelor aplicații care utilizează ca suport spectrul radio.O primă restricție de utilizare a spectrului radio este impusă de compatibilitatea acestuia cu tehnologia utilizată.O altă restricție apare datorită lungimii de undă care influențează în mod direct distanța de propagare și atenuarea semnalului.O ultima restricție în utilizarea spectrului se datorează efectului interferențelor care apar datorită suprapunerii undelor electromagnetice, atât a celor de frecvență diferită cât și a celor de aceiași frecvență.
Deoarece frecvențele radio au devenit o resursă esențială în redresarea și creșterea economică precum și în dezvoltarea societății, națiunile doresc să obțină suveranitate maximă în alocarea spectrului de radiofrecvență.Datorită modului de propagare a undelor electromagnetice, care nu se limitează la granițele geografice, utilizarea spectrului este reglementată de normele naționale, regionale și globale.Pentru utilizarea eficientă a spectrului radio este necesar ca toate națiunile să cadă de acord și să stabilească standarde și norme comune care să fie respectate.
Politica managementului spectrului radio s-a schimbat semnificativ în ultimii ani deoarece numărul aplicațiilor ce utilizează ca suport frecvența radio este mult mai mare comparative cu anii trecuți.Acum se elaborează diverse echipamente dar și tehnologii care se implementează la nivel global astfel facilitându-se o standardizare la nivel mondial care ulterior va avea ca efect utilizarea eficientă a spectrului de radiofrecvență. Deci problema managementului frecvențelor radio reprezintă un subiect foarte important la nivel internațional, astfel s-a recurs la o cooperare internațional în ceea ce privește politica de management a spectrului radio pentru a facilita promovarea și furnizarea la nivel mondial de tehnologii, echipamente și servicii.
Spectrul de frecvențe radio nu este o resursă inepuizabilă. Este o resursă foarte prețioasa care trebuie gestionată pentru a asigura acces eficient și echitabil pentru serviciile care-l utilizează ca suport.Nu putem împărți spectrul la infinit, astfel că frecvențele alocate diferiților utilizatori se vor suprapune și vor produce interferențe.
Managementului frecvențelor radio, atât la nivel național cât și la nivel internațional are ca scop reglementarea și standardizarea folosirii spectrului de radiofrecvență și de a furniza mijloace care să coordoneze o folosire panificată a spectrului, astfel încât să fie evitată apariția interferențelor cu alți utilizatori, iar atunci când totuși apar interferențe, rezolvarea acestora.
1.1.1. Terminologia din domeniul spectral
Pentru a putea aborda aspectele ce privesc politica de administrare a spectrului de radiofrecvență este important să se cunoască terminologia utilizată în domeniul spectral.Cei mai uzitați termeni care descriu activitățile din acest domeniu sunt:
alocare;
repartizare;
atribuire;
identificare;
utilizare;
desemnare;
spectru gri.
Alocarea spectrului de radiofrecvență presupune ca un interval de spectru să fie făcut disponibil unui anumit serviciu de radiocomunicații. Cele mai utilizate servicii de radiocomunicații sunt următoarele:televiziune, radio difuziune, mobil terestru, mobil maritim și mobil maritim prin satelit,fix prin satelit, mobil aeronautic și mobil aeronautic prin satelit, radiolocație, radionavigație, auxiliar meteorologic, mobil terestru prin satelit.Alocarea spectrului de radiofrecvență se poate face la nivelul unei baze de date naționale, regionale sau internațional cu respectarea reglementărilor administrative și tehnice, internațional și naționale, a acordurilor și protocoalelor internațional și interne referitoare la domeniul spectral.
Spectrul de radiofrecvență poate avea alocare primară sau secundară pentru un anumit serviciu.Astfel dacă pentru un serviciu alocarea este primară, nici un alt utilizator din banda respectivă de frecvențe nu poate cauza interferențe asupra operațiunilor desfășurate de către acest serviciu.Dar dacă alocarea pentru serviciul respective este de tip secundar atunci acest serviciu trebuie să accepte posibilitatea apariției de interferențe care pot afecta operațiile sale în urma operațiunilor desfășurate de către alți utilizatori care au alocare primară.Însă gradul interferențelor care pot să apăra la utilizatori cu
alocare secundară este negociat cu utilizatorii de tip secundar și în acord cu regulile tehnice operaționale.
Repartizarea spectrului se realizează la nivelul zonelor sau al țărilor.Acest termen are înțelesuri diferite de la o zonă la alta, astfel uneori este utilizat cu un înțeles foarte limitat el făcând referire la un serviciu particular sau chiar la o stație (de exemplu o stație radio), dar înțelesul cel mai des întâlnit face referire la faptul că în anumite zone sau țări, unor tipuri de servicii li se repartizează benzile de frecvență care au fost alocate de structurile responsabile pe o arie mai mare, dintr-o sferă amplă de servicii.Repartiția benzilor de frecvență este considerată o etapă intermediară între alocare și atribuire.Astfel chiar dacă ITU a alocat unei zone anumite benzi, acestea pot să nu fie toate repartizate, de exemplu datorită lipsei anumitor tipuri de servicii.
Atribuirea unor benzi de frecvență este similară cu autorizarea, licențierea , sau concesionarea acestora. Prin atribuire este acordat dreptul unui utilizator de către guvern să utilizeze resursele spectrale.Dreptul de a utiliza resurse spectrale se acordă pentru o utilizare specifică și totodată în urma impunerii unui anumit set de parametrii tehnici.
Identificarea spectrului face referire la un concept internațional care a fost dezvoltat de către ITU.Prin acest concept se creează condițiile necesare unei cooperări la nivel internațional în ceea ce privește problema unei alocări de spectru care poate să fie utilizat de un număr mare de țări, pentru o utilizare specifică.Acest termen nu are un statut regulator și de asemenea nu este obligatoriu deoarece nu este definit de normele radio ITU, acesta reprezentând un simplu ghid.
Utilizare spectrului constă în faptul că fiecare țară are propriile determinări cu privire la utilizarea unor benzi de frecvență care au fost alocate pentru anumite servicii.De exemplu, atunci când o banda de frecvență este alocată pentru telefonie mobilă la nivel guvernamental se vor determina tipurile de utilizatori care vor fi autorizați să utilizeze banda respectivă și totodată se vor face anumite reglementări tehnice în ceea ce privește operarea în această bandă.Astfel dacă utilizatori se încadrează în cerințele definite la alocarea în bandă a respectivului serviciu aceștia vor fi considerați utilizatori corespunzători tipului pentru care se face alocarea.De asemenea se implementează seturi de reguli de către guverne prin care se specifică cum sunt utilizate benzile de frecvență (de exemplu limitări tehnice și operaționale).
Desemnarea este un alt concept internațional care a fost dezvoltat de către ITU și la fel ca și identificarea el nu are un statut regulator și aplicarea sa nu este obligatorie.Desemnarea spectrului face referire la utilizarea unei anumite benzi de frecvență de un tip particular de serviciu în limitele determinate de regulile tehnice însoțitoare.
Spectrul gri este un concept care încă nu este abordat ca având relevanță la nivel internațional sau local.Acest concept este dezvoltat în mare măsură de către guverne.Termenul face referire la faptul ca se vor elibera fâșii de spectru de radiofrecvență care vor deveni disponibile utilizării într-un mod flexibil de către entitățile care asigură servicii autorizate, având ca scop de baza obținerea unor beneficii financiare pentru benzile de frecvență relevante.
1.1.2. Interferențele
Interferențele care apar în sistemele de comunicații au câteva cauze principale: bruiajul, fadingul, interferențe de canal identic, interferențe de canal adiacent, armonicile și intermodulațiile.
Pentru a putea fi compatibile, două emițătoare care au frecvențe de lucru identice sau apropiate, trebuie să se realizeze separarea acestora în spațiu (se stabilește o arie limitată de acțiune), sau se stabilește separarea acestora în timp (emițătoarele vor emite la momente de timp diferite).
Atunci când vorbim de apariția fenomenului de interferență reciprocă pot fi avute în vedere trei situații:
emițătoarele lucrează pe frecvențe apropiate;
propagarea într-o arie mai mare decât cea stabilită;
radiațiile neintenționate au un nivel ridicat.
Când avem emițătoare ale căror frecvențe de lucru sunt foarte apropiate și totodată nu s-a realizat o separarea a acestor emițătoare în spațiu sau timp, atunci echipamentele pot să se bruieze reciproc.Uneori datorită unor condiții de propagare deosebite a semnalelor (difracții multiple, reflexii produse de ionosferă, reflexii produse de mediul înconjurător) acestea pot să se propage în arii mai mari decât cele stabilite și proiectate anterior.Datorită propagării pe o distanță mai mare decât cea stabilită și proiectată este posibil să apară suprapunerea cu alte echipamente care au asignată aceiași frecvență de lucru.
O altă sursă de perturbații care poate afecta echipamentele radio este reprezentată de echipamentele de emisie și recepție care sunt co-locate.Datorită co-locarii echipamentelor apare un nivel ridicat de radiații neintenționate, nivel care se datorează și utilizării unor puteri mari de emisie.
Armonicile reprezintă multipli întregi ai frecvenței utilizate de sursa care emite.Aceste armonici rezultă în urma prelucrării semnalului atunci când este transmis, ele fiind produse de dispozitive neliniare.Armonicile sunt un subiect ce trebuie tratat cu mare atenție deoarece ele pot produce interferențe atât la nivelul sistemului propriu dar totodată și la alte sisteme.Pentru a fi afectate alte sisteme, acestea trebuie să fie situate în imediata vecinătate a sursei care emite și semnalele nedorite, adică armonicile.Pentru a putea fi identificate armonicilor le-a fost atribuit un număr.Dacă frecvența semnalului de emisie este f1, atunci armonicile produse vor avea următoarele frecvențe: f1, 2f1, 3f1, 4f1 etc. Componentă de frecvență f1 se numește fundamentală (sau prima armonică) ea având aceiași frecvență ca și purtătoarea.Componentă de frecvență 2f1 se numește armonica a doua ș.a.m.d..Deci putem spune că o armonică n are frecvența nf1 deci de n ori mai mare decât frecvență fundamentalei.
Figura 4.Armonicile unei frecvențe
Intermodulațiile apar datorită neliniarității dispozitivelor ele fiind semnale parazite.Produsele de intermodulație sunt generate în urma aplicării mai multor semnale unui dispozitiv neliniar care sunt prelucrate în mod simultan de către acesta.Aceste intermodulații reprezintă combinații liniare ale frecvențelor utilizate de semnale la intrarea în dispozitiv.În urma prelucrării semnalelor de intrare de către dispozitivul neliniar apar și unele semnale parazite, amplitudinea și frecvența lor fiind în strânsă legătură cu frecvențele și amplitudinile caracteristice semnalelor de la intrare.Produsele de intermodulație sunt considerate semnale parazite deoarece pot produce interferențe altor echipamente de recepție.Aceste interferențe apar atunci când produsele de intermodulație se suprapun spectral cu frecvențele care sunt utilizate de semnalele de recepție.
Produsele de intermodulație rezultă atunci când sunt cuplate mai multe emițătoare, ale căror fundamentale și armonici sunt mixate între ele.Astfel se poate realiza o mixare atât a frecvențelor fundamentale cât și a armonicilor acestora. Cele mai periculoase produse de intermodulație sunt cele de ordinul trei, deoarece acestea sunt cauzate de semnale perturbatoare puternice, dispuse în imediata apropiere a semnalului util (canale alăturate). Aceste produse de intermodulație sunt cele mai importante deoarece ele sunt de mărime relativ ridicată și sunt dificil de filtrat. Singurul mod de a reduce efectul produselor de intermodulație de ordinal trei este prin îmbunătățirea liniarității etajelor receptorului.
Figura 5:Armonicile si produsele de intermodulție a doua frecvențe
Produsele de intermodulație se obțin atunci când două sau mai multe semnale care au frecvențele f1 și f2 sunt aplicate unui dispozitiv neliniar.Astfel vor fi generate produse de intermodulație (IM) care vor avea frecvențele mf1 ± nf2 (unde m, n = 0, 1, 2, 3, 4…). Produse de intermodulație rezultate pot fi produse ordinul doi f1 ± f2, produse de ordinul trei 2f1 ± f2, 2f2 ± f1, ș.a.m.d..
În funcție de numărul semnalelor care se găsesc la intrarea dispozitivului și de numărul armonicilor care sunt incluse în combinație, produsele de intermodulație vor avea un anumit ordin.Astfel putem avea produse de intermodulație de ordinul doi, în acest caz combinându-se două fundamentale f1 și f2.De asemenea se poate vorbi de produse de intermodulație de ordinul trei care se obțin după combinarea a trei fundamentale f1, f2, f3.Totuși produsele de intermodulație de ordinul trei pot să rezulte și în cazul în care avem doar două frecvențe fundamentale, prin combinarea dintre frecvența fundamentală a unui semnal cu armonica a doua a frecvenței fundamentale a celuilalt semnal.
Nivelul produselor de intermodulație este invers proporțional cu ordinul produselor, el scăzând atunci când ordinul produselor crește.Acest lucru este determinat de faptul că produsele care au ordin mai mare sunt obținute prin combinarea armonicilor semnalelor care se găsesc la intrare, aceste armonici având un nivel mai mică decât nivelul fundamentalelor.
1.1.3. Metode de atenuare a interferențelor
Interferențele reprezintă radiația electromagnetică neintenționată sau intenționată, care are ca efect perturbarea funcționării optime a echipamentelor electronice.Acestea pot fi determinate de echipamente utilizate pentru comunicații sau de echipamente care nu sunt utilizate în comunicații (aparate de sudură etc).
Pentru a răspunde noilor cerințe impuse de câmpul de luptă tactic actual sistemele de comunicații radio utilizează un număr ridicat de stații radio ce se găsesc într-o arie restrânsa prin intermediul cărora este asigurat sistemul C2 modern.Acest număr mare de stații radio și totodată diferitele tipuri de echipamente și configurații utilizate cresc probabilitatea apariției interferențelor reciproce. Datorită faptului ca în sistemele de comunicații radio militare probabilitatea apariției interferențelor reciproce este ridicată în acest subcapitol accentual va fi pus pe metodele de atenuare a acestui tip de interferențe.
În momentul apariției interferențelor rezolvarea lor se face începând cu cel mai jos nivel posibil.Acestă responsabilitate revine managerului de spectru care reprezintă și autoritatea finală în ceea ce privește soluționarea interferențelor.Atunci când se constată perturbații provocate de interferențe care nu au fost rezolvate este informat managerul de spectru sau o persoană care este membru al echipei sale.După informare aceștia trebuie să găsească sursa ce cauzează interferențele și să adopte cele mai bune decizii în ceea ce privește eliminarea acestor interferențe. De asemenea pot stabilii reguli de lucru care să tolereze nivelul de interferență dar care totodată să facă posibilă și funcționarea echipamentelor.
Datorită amplasării unui număr mare de stații în aceiași zonă, este necesar un management active al sistemului de comunicații, astfel încât interferențele să fie eliminate sau reduse pe cât posibil.Problematica interferențelor poate fi redusă prin:
modificarea caracteristicilor de lucru ale echipamentelor;
spectrul utilizat să fie partajat;
stațiile dintr-un punct de comandă să fie grupate în grupuri de stații și totodată dispuse în sectoare diferite;
să se verifice adaptarea dintre elementele care intra in componența sistemului de emisie;
să se realizeze selectarea, acordarea, direcționarea și amplasarea antenelor utilizate;
timpul de lucru al rețelelor să fie partajat.
Interferențele care se produc datorită amplasării în aceiași zonă a unui număr mare de echipamente radio sunt determinate de următorii factori:
aceiași frecvență sau set de variabile este utilizat de stații care se găsesc în compunerea mai multor rețele.Acestă situație poate fi soluționată prin partajarea timpului de lucru între rețele sau prin modificarea caracteristicilor de lucru ale uneia dintre rețele astfel încât caracteristicile de lucru ale tuturor rețelelor să fie diferite între ele.
suprapunerea uneia dintre armonicile unei rețele cu frecvență de lucru utilizată de altă rețea.În acest caz frecvență pe care lucrează o rețea este multiplu întreg al altei rețele ce se găsește în aceiași zonă.Acestă situație poate fi soluționată dacă sunt utilizate antene directive, este modificată poziția antenelor, se verifică legăturile stației care determină apariția interferenței, se reduce puterea de emisie a stației care cauzează interferență, se mărește distanța dintre antenele rețelelor, se modifică caracteristicile utilizate de una dintre rețele sau se poate lucre la interval de timp diferite adică este partajat timpul între rețele;
apariția interarmonicilor și totodată suprapunerea unei dintre acestea cu frecvență utilizată de una dintre rețele.În această situație se pot adopta o serie de metode care să reducă sau chiar să elimine complet interferențele.Astfel trebuie modificată polarizarea antenei, utilizate antene directive, micșorată puterea stațiilor care cauzează interarmonicile, mărita distanță între antene, modificată poziția antenelor, schimbate caracteristicile de lucru utilizate de o rețea sau stabilite interval orare de lucru diferite pentru rețelele care produc interarmonici, deci partajarea timpului.
Partajarea spectrului constă în alocarea de caracteristici de lucru diferite de la o zonă la alta în concordanță cu caracteristicile echipamentelor și condițiile de propagare din zona respectivă.Astfel manageri de frecvență identifică frecvențele disponibile care pot să fi utilizate într-o anumită zonă fără să se producă interferențe între rețele.Stațiile care funcționează în salt de frecvență trebuie să utilizeze seturi de salt diferite, aceasta fiind una dintre metodele cele mai eficiente care poate fi implementată pentru a asigura o funcționare corespunzătoare.De asemenea sistemele pot să utilizeze chei de secretizare și de salt diferite, astfel încât să fie schimbată ordinea de salt pe frecvențele care se găsesc în set.
O alta metodă de atenuare sau eliminare a interferențelor este dispunerea stațiilor pe sectoare, lucru ce presupune o sortare a stațiilor (sau antenelor) pe grupe de stații (sau antene), care se pot dispune în locuri diferite din jurul unui punct de comandă.Această metodă funcționează pe principiul utilizării seturilor care cuprind caracteristici independente din totalul caracteristicilor care sunt repartizate unui punct de comandă.Fiecare set de caracteristici de lucru va avea asociat un caracter prin intermediul căruia este identificat un sector.Mai multe seturi de caracteristici care au asociat același caracter formează o grupă sectorială.Astfel când sunt utilizate seturi de caracteristici corespunzătoare aceleiași grupe sectoriale de către echipamente care sunt grupate în aceiași zona nu apare posibilitatea apariției interferențelor.În această situație grupurile de stații radio vor trebuii amplasate la distanțe mai mari decât cele prezentate în tabelul următor.
Tabelul 1.Distanța minimă de separare a antenelor
în funcție de separația frecvențelor
Pentru a putea să fie realizată o partajare a timpului este necesar un management activ în cadrul rețelei.Această metodă este mai dificil de realizat și uneori informațiile transmise nu mai sunt oportune, astfel această metodă nu este la fel de eficientă ca alte metode de eliminare sau atenuare a interferențelor pe care le putem implementa.
Situațiile în care pot să apară interferențele sunt foarte diverse, astfel încât în funcție de situație și de competența comandanților locali vor fi adoptate unele dintre metodele prezentate anterior.Însă alegerea unor metode de rezolvare a interferențelor trebuie să fie cea optimă, astfel încât informațiile să fie oportune și transmise cu acuratețe.În procesul de reducere sau eliminare a interferențelor este recomandat să se respecte următoarea ordine:
se partajează spectrul utilizat de rețele;
se grupează stațiile în sectoare care utilizează seturi de frecvențe de lucru independente;
se verifică dacă adaptarea între elementele ce compun sistemul de emisie este corespunzătoare;
se selectează antenele apoi se va efectua acordarea acestora după care orientarea și amplasarea lor;
modificarea caracteristicilor de lucru;
este partajat timpul astfel încât rețelele să lucreze la perioade diferite de timp.
CAPITOLUL 2: STRUCTURI RESPONSABILE CU MANAGEMENTUL FRECVENȚELOR
Managementul spectrului electromagnetic pe câmpul de luptă are ca scop gestionarea resurselor de spectru astfel încât să se realizeze cerințele de telecomunicații (inclusiv ale sistemelor de armament) și de război electronic.
Datorită dezvoltării tehnologice accentuate din ultimii ani și a succesului unor aplicații, în prezent este o cerere foarte mare de frecvență în sectorul civil.Acest lucru influențează în mod direct asigurarea accesului militar la spectrul de radiofrecvență, fiind nevoie de acorduri diplomatice la cel mai înalt nivel.Pentru ca forțele armate să își desfășoară misiunile în condiții optime trebuie să fie asigurate necesitățile de spectru militar utilizate de: mijloace de navigație, radare, telecomunicații, rachete etc.Astfel datorită cererii enorme din sectorul civil dar totodată și a cererii din sectorul militar s-a creat o situație tensionată cu privire la alocarea spectrului de radiofrecvență.
Toate acestea au determinat constituirea de numeroase organisme naționale sau internaționale care au responsabilități atât în sectorul civil cât și în cel militar, structuri ce vor fi prezentate acest capitol.
2.1. Structuri responsabile la nivel internațional
Liberalizarea pieței în domeniul comunicațiilor și totodată creștere numărului de utilizatori au avut ca impact o cerere enormă de spectru radio astfel ca a apărut necesitatea încheierii de acorduri între organismele civile și cele militare cu privire la alocarea spectrului și protejarea intereselor ambelor părți.
Toate aceste acorduri între autoritățile civile și cele militare au rolul de a proteja interesele militare în ceea ce privește spectrul radio dar fără să deranjeze activitatea numeroșilor agenți economici.Principalele scopuri urmărite sunt:
asigurarea permanentă și protecția, de către țări a spectrului radio necesar pentru operațiile desfășurate de forțele armate;
realizarea unei standardizări la nivelul țărilor care sunt membrii în diferite alianțe și totodată armonizarea benzilor de frecvență utilizate de către armatele din respectivele alianțe.
evaluarea și stabilirea necesarului de frecvențe cât și planificarea acestora în timp de pace, în situații de urgență, criză sau război;
gestionarea eficientă a spectrului, element ce vă sprijinii și menține toate operațiunile militare.
2.1.1. Instituții civile cu responsabilități la nivel internaționale
Deoarece undele radio călătorească dincolo de frontierele naționale la nivel internaționale s-au constituit mai multe organisme care au responsabilități în domeniul managementului spectrului de radiofrecvență.
Aceste instituții sunt:
Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor (ITU);
Conferința Europeană de Poștă și Telecomunicații (CEPT);
Comisia Inter-americană pentru Telecomunicații (CITEL);
Organizația aviației civile internaționale (ICAO);
Uniunea Europeană.
Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor (ITU) a fost creată în anul 1932 atunci când mai multe națiuni au decis să creeze o singură organizație aceasta având la bază o convenție și o constituție internațională.ITU coordonează utilizarea la nivel global a spectrului de frecvențe radio, promovează cooperarea internațională, aduce îmbunătățiri infrastructurii de telecomunicații și ajută la dezvoltarea și coordonarea standardizării tehnice la nivel mondial.Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor este activa în domenii precum:tehnologii wireless de ultimă generație, transmisii TV, acces la internet, radioastronomie, navigare maritimă, aeronautică, date, voce etc.În component sa intră 193 de state și aproximativ 700 de companii din sectorul public și privat, precum și organisme internaționale și regionale cu responsabilități asupra telecomunicațiilor.ITU cuprinde mai multe sectoare:ITU-R, ITU-T, ITU-D.
Structura de radiocomunicații (ITU-R) are ca misiune să sigure o utilizare rațională, eficientă, echitabilă și economică a spectrului de radiofrecvență de către toate serviciile care utilizează ca suport frecvențele radio, precum și să realizeze studii și să aprobe recomandări în domeniul radiocomunicațiilor.De asemenea ITU-R reglementează spectrul radio la nivel global, rezolvă problemele de interferență apărute și ține evidența asignărilor frecvențelor.
Grupurile de studiu din sectorul de standardizare al telecomunicațiilor (ITU-T) reunesc experți din întreaga lume cu scopul de a dezvolta standarde internaționale, care să servească drept elemente definitorii în infrastructura utilizată în comunicații.
Sectorul de dezvoltare al telecomunicațiilor (ITU-D) promovează cooperarea și solidaritatea internațională în acordarea de asistență tehnică și în crearea, dezvoltarea și îmbunatățirea echipamentelor și rețelelor din țările în curs de dezvoltare.
Datorită dezvoltării accentuate a radiocomunicațiilor, la nivel internaționale ITU organizează periodic conferințe de radiocomunicații prin care se pot revizui sau modifica cadrele legale, regulamentele radio și totodată planurile de alocare a frecvențelor.De asemenea la aceste conferințe pot fi abordate probleme de interes global din domeniul radiocomunicațiilor.ITU realizează alocarea de frecvențe, astfel aceste au fost alocate pe trei regiuni care pot fi observate în figură de mai jos.
FIGURA 6.Alocarea frecvențelor pe regiuni
CEPT (Conferința Europeană de Poștă și Telecomunicații) a fost constituită în anul 1959 de către 19 țări, aceasta extinzându-se la 26 de state în primii zece ani acum având 48 de țări membre.Activitățile CEPT includ cooperarea pe probleme comerciale, operaționale, tehnice și de reglementarea a standardizării pe linie de telecomunicații în Europa.Există un grup militar/civil care se întâlnește în fiecare an pentru a discuta problemele militare și cele civile.
Organizația aviației civile internaționale (ICAO) a fost creată în anul 1944 prin semnarea Convenției privind aviația civilă internațională (Convenția de la Chicago).ICAO este o agenție specializată din cadrul ONU care lucrează cu 191 de state și cu organizațiile de aviație de la nivel mondial.Această structură dezvoltă standarde internaționale și implementează practici care să garanteze zboruri în condiții de siguranța în orice regiunea a lumii.
2.1.2. Structuri responsabile cu managementul spectrului radio în NATO
Disponibilitatea frecvențelor radio este esențială în desfășurarea cu succes a operațiunilor militare astfel NATO a constituit mai multe structuri fiecare având anumite responsabilități cum sunt:standardizarea la nivel NATO și coordonarea alocărilor de frecvență pentru asigurarea interoperabilității între forțele multinaționale.Principalele structuri NATO sunt:
Consiliul Nord-Atlantic (NAC);
Subcomitetul Civil/Militar al NATO pentru Managementul Frecvențelor Radio (NATO Civil/Military FMSC);
Biroul pentru consultare, comandă și control al NATO (NC3B);
Comitetul militar (MC).
Principala structură din cadrul Alianței cu responsabilități în consiliera și luarea deciziilor în domeniul managementului spectrului de radiofrecvență este FMSC.Această structură satisface solicitările de frecvențe radio, sprijinind Consiliu pentru Consultare, Comandă și Control al NATO (NC3B) și Comitetul Militar atât pe timp de pace cât și în situații de urgență criză sau război.Subcomitetul Civil/Militar al NATO pentru Managementul frecvențelor Radio (NATO Civil/Military FMSC) are următoarele responsabilități:
Elaborează și coordonează toate politicile, procedurile sau pozițiile privind relația cu organismele civile și militare.De asemenea realizează proceduri și politici pentru problemele care pot să apară la nivelul NATO sau al țărilor membre ale Alianței;
FMSC negociază cu autoritățile naționale care au responsabilități în managementul frecvențelor din țările membre ale Alianței pentru a asigura accesul forțelor armate la spectrul de frecvențe;
O altă responsabilitate este consiliera țărilor membre ale Alianței dar totodată consiliază și: Comitetul Militar (MC), Comitetul pentru Infrastructură, Comitetul NATO de Apărare Aeriană (NADC),Consiliul Directorilor pentru Armamente (CNAD), Comitetul Nato pentru Managementul Traficului Aerian (NATMC), Comandamentele Strategice ale NATO și alte structuri din Alianță;
La conferințele de Radiocomunicații ale ITU, FMSC stabilește poziția militară a NATO, având ca suport sprijinul acordat de autoritățile naționale cu responsabilități în domeniul managementului spectrului de radiofrecvențe din țările care sun membre ale Alianței.
2.2. Structuri responsabile la nivel național
Datorita dezvoltării tehnologiei telecomunicațiilor si informațiilor din ultimul deceniu, s-a constata necesitatea implementării de noi reglementări, atât din punct de vedere al liberarizării pieței de servicii si bunuri cat si la nivel tehnic.Astfel la nivel mondial au fost introduse reglementari in sfera comunicațiilor electronice care au ca scop:evitarea monopolurilor, dezvoltarea tehnologică și utilizarea eficientă a spectrului de radiofrecvență.
Structurile de la nivel național cu responsabilitatea in domeniul telecomunicațiilor au rolul de a proteja interesele naționale cu privire la utilizarea spectrului de radiofrecvență si totodată garantează participarea propriilor țări in organizațiile de la nivel internațional din sfera telecomunicațiilor.Aceste autorități de la nivel național care au fost stabilite ca având o anumită responsabilitatea in domeniul comunicațiilor electronice au in vedere faptul ca:alocarea spectrului de radiofrecvență se face doar pe baza tabelului național de alocare, iar folosirea spectrului de radiofrecvență este o prerogativă națională.
La nivel național in România cadrul instituțional cuprinde următoarele entități:
Autoritatea Națională pentru Administrarea si Reglementarea in Comunicații (ANCOM);
Ministerul pentru Societatea Internațională (MSI);
Agenția Militara pentru Managementul Frecventelor Radio (AMMFR).
Autoritatea Națională pentru Administrarea si Reglementarea in Comunicații (ANCOM) s-a constituit in urma fuziunii a doua instituții cu o îndelungată experienta in domeniul reglementării si administrării acestui domeniu:Autoritatea Națională de Reglementare in Comunicații si Tehnologia Informației (ANRCTI) si Inspectoratul General pentru Comunicații si Tehnologia Informației (IGCTI).ANCOM are drept scop protejarea intereselor utilizatorilor comunicațiilor de pe teritoriul național prin susținerea investițiilor in infrastructura de comunicații, administrarea resurselor care sunt limitate si totodată prin promovarea concurenței dintre principalele entități din domeniul comunicațiilor care își desfășoară activitatea in România.Pentru împlinirea scopurilor sale, ANCOM îndeplinește o serie de funcții printre care si administrarea spectrului de radiofrecvență.Aceasta planifică, atribuie, alocă benzile de frecvență, asignează frecvențele radio si totodată supraveghează intervalele de spectru radio cu utilizare neguvernamentală.De asemenea ANCOM coordonează la nivel național modul de gestionare a frecvențelor radio care trebuie sa fie in conformitate cu acordurile internaționale si cu Tabelul național de atribuire a benzilor de frecventa (TNABF).
O alta structură cu responsabilitatea la nivel național este Ministerul pentru Societatea Internațională.Acesta realizează politicile in domeniul comunicațiilor electronice el reglementând acest sector.La nivelul MSI sunt îndeplinite mai multe funcții:elaborare, planificare, gestionare, implementare, reprezentare si administrare.In România administrare spectrului de radiofrecvență este realizată cu respectarea principiilor: transparenței, proporționalității, imparțialității, obiectivității si atunci când este posibil se respecta si principiul neutralității tehnologice.
Agenția Militara pentru Managementul Frecvențelor Radio (AMMFR) reprezintă structura de specialitate care are rolul de a stabilii regulile si principiile generale privind managementului frecvențelor radio din MApN.Aceasta este singura structura din Ministerul Apărării Naționale care se ocupa cu alocarea si asignarea frecvențelor radio.De asemenea AMMFR ține evidența frecvențelor radio care sunt necesare pentru a pune in funcțiune toate echipamentele ce utilizează spectrul radio din dotarea Armatei României.Această structură se ocupă și de utilizarea eficientă a spectrului de radiofrecvență care este administrat de către Ministerul Apărării Naționale si totodată reprezintă interesele MApN in relațiile cu alte instituții si organizații militare si civile naționale sau internaționale care au responsabilitatea in domeniul managementului frecvențelor in scopul utilizării într-un mod corect a frecvențelor radio.
La nivel național AMMFR este singura structură destinată utilizatorilor militari care are atribuții in domeniul managementului frecvențelor radio. AMMFR este interfața dintre Ministerul Apărării Naționale si structurile de la nivelul altor armate cu responsabilitatea in acest domeniu.Ea asigură managementul spectrului radio la nivel național atât pentru forțele Armatei României cat si pentru alte forțe care aparțin altor armate atunci când pe teritoriul național se desfășoară activități comune.
CAPITOLUL 3: MANAGEMENTUL FRECVENȚELOR RADIO MILITARE.
Domeniul managementului frecvențelor radio militare este unul foarte complex deoarece trebuie să ia în considerare diferite condiții: reglementări naționale și internaționale cu privire la managementul spectrului de radiofrecvență, cerințele tehnice ale sistemelor utilizate și nu în ultimul rând cerințele tactice care provin din nevoile operațiunilor desfășurate.Toate forțele militare au nevoie de acces permanent la frecvențe radio pentru a putea să-și îndeplinească misiunile cu succes, iar mobilitatea ridicată a operațiunilor actuale sporește complexitatea activităților desfășurate pentru asigurarea frecvențelor necesare în desfășurarea operațiunilor militare.Câmpul de luptă modern necesită utilizarea de tehnologii cu o viteză mare de transmisie prin intermediul cărora să fie asigurat fluxul permanent de informații (date, voce ,imagini etc) și sistemul de comandă și control.Cele mai multe dintre sistemele utilizate de către forțele militare pot să îndeplinească cerințele câmpului de luptă modern doar prin folosirea frecvențelor radio.Astfel utilizarea spectrului de radiofrecvență este considerată ca fiind una dintre condițiile de bază pentru desfășurarea cu succes a operațiunilor militare.
3.1. Spectrul electromagnetic al câmpului de luptă tactic
Spectrul electromagnetic al câmpului de luptă tactic cuprinde toate resursele necesare pentru împlinirea nevoilor operaționale ale utilizatorilor.Cerințele de spectru sunt determinate de operațiile desfășurate de către forțele armate dar și de echipamentele electronice utilizate (radare, arme, sisteme de comunicații etc) în timpul operațiunilor.Spectrul de radiofrecvență al câmpului de luptă tactic trebuie să fie gestionat astfel încât să servească nevoilor forțelor proprii, eșaloanele superioare asigurându-se că la nivelele inferioare ajung resursele adecvate.În actualul mediu operațional spectrul electromagnetic utilizat pe câmpul de luptă este foarte complex datorită numeroaselor echipamente care funcționează utilizând frecvențe radio din toate regiunile spectrului electromagnetic.Cu toate ca în ultimele două decenii numărul forțelor militare a fost redus continuu cererea de spectru radio nu a scăzut, cauzele fiind: mobilitatea ridicată, creșterea numărului de misiuni, creșterea numărului de echipamente electronice utilizate, nevoia de mai multe informații la timp și în toate regiunile.
Gestionarea spectrului este complexă și dificilă atât din considerente juridice și tehnice cât și datorită acordurilor bilaterale și multilaterale.De asemenea în gestionarea spectrului trebuie să se țină cont de reglementările de la nivel național, regional și internaționale.Toate acestea dictează că la nivelul armatelor trebuie să existe personal de specialitate care să realizeze un management al spectrului radio militar eficient astfel încât să fie să fie îndeplinite toate cerințele de spectru ale forțelor.
3.1.1. Managementul spectrului câmpului de luptă tactic
Gestionarea resurselor spectrale necesare pe câmpul de luptă tactic este
realizată prin intermediul managementului spectrului care constă în planificarea, proiectarea, administrarea și coordonarea sistematică a spectrului de radiofrecvență utilizat de către toate forțele armate, antrenate în luptă sau care participă la exerciții de pregătire pentru misiuni.
La toate nivelurile ofițerul de comunicații și informatică are responsabilități cu privire la managementul spectrului de radiofrecvență utilizat.Toate sarcinile zilnice ale managerului spectrului câmpului de luptă sunt îndeplinite de către personal special pregătit în acest domeniu.Astfel managerul de spectru are responsabilitatea de a realiza coordonarea cu unitățile subordinate, cu unitățile superioare dar și cu echipele de comandă și cu unitățile cu care se cooperează.
În planificarea spectrului personalul responsabil are de îndeplinit mai multe cerințe, astfel BSM are ca primă cerință de îndeplinit să se sigure de faptul ca toate sistemele care sunt dependente de spectru o să funcționeze conform planificării.Procesul de management este foarte complex, el nelimitându-se doar la asignarea frecvențelor, rezolvarea interferențelor și desfășurarea echipamentelor.De asemenea BSM trebuie să țină cont de de sfaturile comandantului astfel încât semnătura electromagnetică a unității din care face parte să fie redusă cât mai mult posibil.
Prin coordonarea directă cu celelalte unități care pot fi subordinate, superioare sau de cooperare, interferențele care post să afecteze bună funcționare a echipamentelor pot să fie eliminate.În timpul procesului de planificare a operațiunilor de război informatic și electronic, este obligatorie cooperarea cu BSM el având autoritatea de a asigna frecvențe radio pentru benzi specifice de radiofrecvență.Această coordonare între cele două structuri are ca și consecință directă reducerea impactului acțiunilor electromagnetice întreprinse de inamic și ajută la maximizarea eficienței sistemelor de război informatic și electronic ale forțelor proprii.Managerul de spectru al câmpului de luptă trebuie să ia parte la dezvoltarea echipamentelor care utilizează spectrul de rediofrecvență el asigurându-se de compatibilitatea acestora.De asemenea sistemele electronice dar în mod deosebit cele tactice trebuie proiectate astfel încât să funcționeze în oricare dintre cel trei regiuni de radiofrecvență conform ITU, însă se ia în considerare în principal tabela de alocări de frecvențe a statului pe teritoriul căruia se dorește utilizarea cu precădere a noilor sisteme.
Ofițerul de război electronic (EWO) împreună cu managerul de spectru stabilesc lista întrunită a frecvențelor radio, având în vedere prioritățile care au fost stabilite de către comandant.La toate nivelurile tactice, ofițerul de comunicații și informatică este direct răspunzător în fața comandanților de problemele care sunt specifice managementului spectrului electromagnetic.Astfel responsabilitățile au fost împărțite în patru categorii de bază:
repartiția frecvențelor radio;
rezolvarea interferențelor apărute;
estimarea semnăturii spectrale a echipamentelor utilizate;
întreținerea bazei de date.
Pentru realizarea unui management eficient trebuie realizate planuri de utilizare ale spectrului electromagnetic care să cuprindă informații despre caracteristicile emițătoarelor și frecvențele disponibile.Operația de luptă și echipamentul disponibil vor determina în mod decisive cerințele spectrale ale unității.Aceste date sunt extrase din OPORD și SOP-iuri prin coordonarea cu ofițerii de comunicații și informatică.Datele se împart în următoarele categorii astfel;
VHF-AM;
VHF-FM;
UHF-AM;
UHF-FM;
HF unde ionosferice;
HF unde terestre;
comunicații multicanal;
radar;
satelit;
aer-sol;
bruiaj;
legături de date;
ajutoare navigaționale;
sisteme de distribuție a datelor;
senzori;
arme direcționate energetic.
Cerințele de spectru trebuie identificate cât mai devreme posibil (în timpul operației de planificare, cu mult anterior fazei de desfășurare a echipamentelor).Procesul de obținere a resurselor de frecvență poate să fie unul complex și totodată mare consumator de timp, el putând dura de la câteva zile până la câteva luni însă dacă se elaborează o coordonare eficientă între mai multe națiuni acest proces poate să se întindă chiar și pe câțiva ani.
De multe ori eșecul sau succesul unei misiuni desfășurate pe câmpul de luptă depinde de acuratețea cu care este realizată cerea de frecvență, astfel planificatorul trebuie sa se asigure ca datele pe baza cărora se realizează cererea sunt corecte.Toate cerințele trebuie să fie justificate deoarece cererile suplimentare în ideea unei eventuale nevoi suplimentare de spectru nu pot să fie suportate datorită condițiilor actuale de creștere continuă a cererii de resursă spectrală.BSM de la nivelul grupării de forțe trebuie să cunoască tipul de operație desfășurată pe câmpul de luptă astfel încât să determine ce este necesar.Managerul de spectru, la toate nivelurile de management trebuie să aibă siguranță ca cererea de frecvențe radio pe care o face este corectă și totodată completă.
Dacă cererea de frecvențe este incompletă sau incorectă acțiunile desfășurate pe câmpul de luptă pot să sufere întârzieri sau să fie blocate astfel că succesul operațiunilor poate să fie afectat decisive.Managementul spectrului poate să fie văzut ca un proces care se desfășoară jos-sus-jos.Astfel cerințele de spectru la eșaloanele mici se vor identifica cerințele de spectru după care cererea este comunicată la eșaloanele superioare până în momentul în care se ajunge la un nivel unde se găsesc resursele necesare.Ulterior după ajungerea la nivelul unde resursele sunt disponibile se trimite o notificare în jos către solicitant.
Pentru realizarea unui management al câmpului de luptă eficient, este nevoie de realizarea și utilizarea ulterioară a unei baze de date care să include caracteristicile tehnice ale echipamentelor utilizate.Aceste caracteristici conțin:emisiile parazite, banda de frecvențe a echipamentului, lățimea de bandă ocupată în momentul emisie de pe canalul principal.De asemenea baza de date utilizată de către managerul de spectru trebuie să conțină o lista completă cu toate echipamentele care sunt dependente de spectrul radio din aria sa (nu doar echipamentele radio).
În această baza de date pot sa fie incluse înregistrări ale asignărilor de frecvențe, liste ale alocărilor de frecvențe, documente care conțin parametrii ai echipamentelor, liste și indexări, reguli radio naționale sau ITU, documente cu alocarea echipamentelor, reguli militare, manual și documente dar și alte instrumente de acest tip.Baza de date trebuie sa fie actualizată permanent conform asignărilor făcute.Datorită complexității activităților desfășurate în timpul managementului spectrului se dorește ca acest proces sa fie cât mai automatizat astfel încât timpul necesar sa fie cât mai mic și totodată managerul de spectru sa repartizeze cât mai eficient resursele limitate de radiofrecvență.
3.1.2 Problemele managementului câmpului de luptă tactic
Pe câmpul de luptă modern, pentru obținerea succesului în luptă, actul de
comandă trebuie sprijinit de un număr ridicat de sisteme electronice.O mare parte dintre sistemele electronice utilizate sunt generatoare de semnal electromagnetic în mod intenționat sau neintenționat astfel el utilizând o anumită bandă din spectrul electromagnetic.Spectrul de radiofrecvență reprezintă o resursă limitată astfel fără existența unui management corespunzător al spectrului, sistemul de comunicații poate să ajungă la saturarea zonei de spectru disponibile, aspect ce va periclita performanțele misiunii.
În trecut managementul spectrului electromagnetic era asociat cu selectarea corectă a fervențelor utilizate de echipamente însă acum în condițiile unui câmp de luptă modern managementul spectrului ia în considerare atât sistemele de comunicații cât și și sistemele informatice, transmiteri de date, război electronic, radar și sisteme de senzori, navigație.Astfel în momentul realizării listei întrunite a frecvențelor radio se au în vedere toate echipamentele utilizatoare de spectru, ținându-se cont de prioritățile stabilite de către comandant.Datorită multitudinii de provocări cu care se confruntă managerul de spectru au fost identificate cinci categorii de funcții ale procesului de asignare a spectrului:
determinarea cerințelor spectrale;
dobândirea resurselor de spectru necesare;
potrivirea resurselor obținute la cerințe;
distribuirea resursei spectrale la utilizatori;
evaluarea utilizării spectrului și optimizarea sa dacă este nevoie.
O problemă importantă întâlnită în timpul managementului spectrului este reprezentată de către restricțiile de frecvență de care managerul de spectru trebuie sa țină cont.Trebuie luat în considerare faptul că toate stațiile care intră în compunera unei rețele sa fie capabile sa opereze în modurile de lucru si pe frecvențele propuse.Frecvențele asignate rețelei trebuie sa respecte și capabilitățile echipamentelor de generații mai vechi care intră în compunerea rețelei dacă este cazul.De exemplu stațiile de generații mai veche prezintă o spațiere a canalelor la 100 kHZ, în timp ce stațiile ceva mai noi la 50 kHz iar cele de ultimă generații ajung până la 10 Hz.
Un alt aspect esențial în gestionarea frecvențelor pe câmpul de luptă este orientarea către acorduri, politicile, procedurile și standardele NATO.Astfel prin respectarea acestora se realizează interoperabilitatea între sistemele de comunicații și informatică, element cheie în obținerea succesului în operațiunile desfășurate de către forțele proprii.
Pe câmpul de luptă, datorită numeroaselor echipamente care utilizează undele electromagnetice dar și a altor utilizator din sectorul civil posibilitatea apariției interferențelor este foarte ridicată.Astfel este necesară o monitorizare a benzilor de frecvență utilizate precum și cooperarea și schimbul de date cu alte instituții guvernamentale autorizate în gestionarea spectrului de frecvențe.
O altă provocare majoră în managementului spectrului pe câmpul de luptă este reprezentată de asigurarea necesarului de frecvențe în timpul operațiunilor întrunite.Cooperarea între două sau mai multe forțe cu diferite forme de organizare necesită o temeinică planificare a frecvențelor deoarece fără un management corespunzător a frecvențelor care să asigure fluxul permanent de informații între forțe precum și exercitarea actului de comandă și control va duce la eșecul operațiunilor desfășurate.Realizările operațiunilor întrunire sunt strâns legate de comunicații și de sistemele informaționale.Într-o forță de coaliție, atunci când există un număr foarte mare de țări și forțe militare, în cazul în care nu există un management corespunzător al spectrului utilizat vor apărea interferențe reciproce.În timpul acestor operațiuni se poate observa cât de importantă este coordonarea între țările participante, acestea trebuind sa își desfășoară activitatea conform standardelor de interoperabilitate și a reglementărilor naționale și internaționale aflate în vigoare din regiunea respectivă.
O problemă fundamental în alocarea de frecvențe o reprezintă existența factorilor tehnici, geografici și operaționali care restricționează utilizarea frecvențelor de către militari.Personalul responsabil cu managementul frecvențelor trebuie sa ia în considerare caracteristicile tehnice ale echipamentelor utilizate de către forțe și limita de funcționare a acestor echipamente în conformitate cu cerințele operaționale.Totodată în cazul benzilor de spectru supraîncărcate, forțele militare trebuie sa previzioneze apariția unor interferențe și de asemenea sa accepte unele perturbații în funcționarea normală a echipamentelor utilizate.
3.1.3. Managementul frecvențelor rețelelor radio de luptă
Managementul spectrului electromagnetic în aria acțiunilor de luptă constă în organizarea utilizării resurselor spectrele în scopul asigurării telecomunicațiilor (inclusiv sistemele de armament) și a cerințelor care sunt necesare acțiunilor de război electronic.Managementul frecvențelor rețelelor radio de luptă include alocară și asocierea resurselor de frecvențe dar și distribuția variabilelor pentru toate sistemele radio cu salt de frecvență.Elementele incluse în managementul spectrului sunt: cheilie de transmisie, frecvențele, identificatorii de rețea, variabila timp și variabilele de secretizare.Variabilele de secretizare sunt acordate în concordanță cu unele reguli din Armata României.Alocarea frecvențelor radio se realizează conform unor acorduri de la nivel internațional.Identificatorii de rețea, cheile de transmisie, timpul și frecvențele radio (fixe sau din setul de salt) sunt distribuite de către planificatorii de la nivelul diviziei sau ai eșalonului superior diviziei.Schemelor de distribuție a identificatorilor de rețea, a cheilor de transmisie și a frecvențelor radio din seturile de salt le sunt impuse o serie de constrângeri determinate de parametrii echipamentului.
Tabela de repartizare a frecvențelor este un acord la nivel internațional care se găsește sub controlul Uniunii Internaționale a Telecomunicațiilor (ITU).Tabela cuprinde repartizarea frecvențelor pe tipuri de servicii însă fiecare stat în parte poate să modifice tabela conform necesitaților interne ale statului.Managerul spectrului electromagnetic (BSM) datorită numeroaselor restricții de care trebuie să țină cont în alocarea frecvențelor utilizează sisteme de calcul software care sunt specializate în gruparea frecvențelor conform restricțiilor introduse de către manager în baza de date și astfel generează seturile în urma corelării frecvențelor disponibile cu restricțiile determinate de urmatoarele situații:
abonații cu mobilitate extinsă.În funcție de misiunile sau îndatoririle unității, militarii se deplasează în mai multe raioane ale câmpului de luptă aceștia având permanentă nevoie de comunicații în timp ce se deplasează.Managerul spectrului electromagnetic trebuie să aloce la nivelul câmpului de luptă un set de salt și chei de secretizare pentru asigurarea într-un mod eficient a comunicațiilor pentru abonații mobili.
seturile de salt al brigăzilor.Acestea trebuie să utilizeze la maxim resursele de frecvențe radio disponibile.Resursele de la nivelul brigăzii cuprind seturile de salt comun din cadrul diviziei și alte seturi de salt care au destinație specială.Aceste seturi sunt determinate de către managerul frecvențelor.
în procesul de alocare al frecvențelor BSM trebuie să stabilească numărul maxim de frecvențe din zona de operații și să distribuie frecvențele într-o bandă cât mai largă pentru o mai bună protecția împotriva acțiunilor de bruiaj desfășurate de inamic.Astfel răspândirea frecvențelor avute la dispoziție în tot spectrul disponibil este mult mai importantă decât creșterea numărului de frecvențe radio.Prin răspândirea frecvențelor în tot spectrul disponibil scade posibilitatea că aparatură de bruiaj să acopere o gamă mai mare astfel șansele de întrerupere a comunicațiilor scad semnificativ.
rețele pe frecvențe înalte (HF) necesită o mai mare atenție în repartizarea frecvențelor deoarece acordul cu antenele utilizate are ca efect reducerea gamei de salt care poate să fie utilizată.În cazul acestor rețele distribuirea frecvențelor în setul de salt se realizează prin împrăștierea acestora în jurul unei frecvențe centrale ținându-se cont de calitatea solicitată.Acest lucru este în principal valabil pentru transmisiile pe undă indirectă deoarece frecvențele utilizate afectează în mod direct distanța la care se poate transmite semnalul.În cadrul acestor rețele managerul de frecvențe trebuie să pună în balanța dacă este mai importantă calitatea semnalului (lățimea de bandă mică a setului de salt) sau capacitatea antibruiaj (lățimea mare de bandă a setului de salt) și să decidă prioritățile rețelei.
rețele aflate sub acțiunea unui bruiaj ridicat necesită o dispersie maximă a frecvențelor din setul de salt în spectrul disponibil.Însă această dispersie a frecvențelor duce la o calitate mai slabă datorată puterii reduse radiate de antenă atunci când saltul de realizează pe frecvențe depărtate de frecvența centrală.
rețele cu prioritate ridicată trebuie să transmite informații vulnerabile cu o mare acuratețe astfel ca aceste rețele vor utiliza seturi de salturi care sunt restricționate în procesul de distribuire al frecvențelor pentru a prevenii eventualele interferențe suplimentare datorate operării stațiilor.
În timpul planificării trebuie luată în considerare și o marjă de siguranță pentru evitarea eventualelor interferențe între stațiile de același tip care se găsesc în aceiași zonă și care lucrează pe frecvența fixă.De asemenea este posibilă și apariția interferențelor între rețele în salt de frecvență și rețele care lucrează pe frecvență fixă.Odată ce numărul de rețele de salt dintr-o zonă crește, o să crească și posibilitatea de apariție a interferențelor, însă acestea se pot rezolva prin planificarea acestora dar numai după ce se cunoaște structura tuturor rețelelor din zona de operații.Totodată trebuie avute în vedere și posibilitatea apariției interferențelor între tipuri diferite de emițător și receptoare, astfel pentru reducere acestor interferențe echipamentele au fost proiectate să elimine anumite frecvențe din setul de salt a căror utilizare poate să producă interferențe.Alocarea resurselor spectrale pentru echipament aflate în aceiași zonă este foarte complicată astfel este recomandat ca managerul de frecvențe să aloce inițial resursele necesare pentru PAR și RCSC și ulterior să introducă frecvențele alocate initial ca frecvențe interzise pentru rețele radio de luptă.În acest mod interferențele între sistemele care operează în aceiași arie vor fi reduse semnificativ.
CAPITOLUL 4: APLICAȚIE SOFTWARE DE GRUPARE A FRECVENȚELOR
4.1. Necesitatea utilizării aplicațiilor software pentru gruparea frecvențelor
Spectrul de frecvențe radio este o resursă limitată, utilizată de numeroase aplicații guvernamentale și non-guvernamentale.Datorită cererii enorme de frecvențe radio, în procesul de distribuire al acestora apare o limitare impusă de efectul interferențelor.Antenele utilizate de emițătoarele care se găsesc într-o anumită zonă radiază în jurul lor unde electromagnetice, care de foarte mult ori se propagă în alte arii unde nu este dorită prezența acestora. Deoarece de cele mai multe ori tehnologiile utilizate permit doar într-o mică măsură direcționare undelor electromagnetice de la emițător la receptor, acestea ajung să fie prezente peste tot în câmpul electromagnetic astfel că apare suprapunerea atât a undelor de frecvențe diferite dar și a undelor de aceiași frecvență, ceea ce are ca și efect perturbarea reciprocă a serviciilor care utilizează undele respective.
Pe câmpul de luptă modern sunt utilizate numeroase echipamente radio care sunt dispuse într-o zonă restrânsă prin intermediul cărora sunt asigurate cerințele forțelor din zona respectivă de operații.Datorită numărului ridicat de echipamente ce utilizează spectrul radio este posibilă apariția interferențelor reciproce.Ele apar atunci când o frecvență utilizată de un echipament se suprapune peste alte frecvențe utilizate de către alte echipamente din aceiași zonă de lucru sau peste armonicile și produsele de intermodulație a frecvențelor din zona respectivă.
Figura 6. Amplitudinea armonicilor si a produselor de intermodulatie.
Pentru a înțelege cât de mult pot să influențeze armonicile și interarmonicile funcționarea corectă a echipamentelor am adăugat o figură în care sunt reprezentate armonicile (83.5 MHz și 84.5 MHz) ale frecvențelor fundamentale (41.78 și 42.25) și produsele de intermodulație rezultate.După cum putem observa în figură 6 amplitudinea armonicilor este una considerabilă, astfel acestea împreună cu produsele de intermodulație reprezintă un factor cheie de care trebuie să se țină cont atunci când sunt distribuite frecvențele către utilizatori.
Pe câmpul de luptă tactic actual un număr mare de echipamente care utilizează frecvențe radio trebuie să funcționeze în aceiași zonă.Pentru a instala mai multe echipamente consumatoare de spectru radio managerul spectrului trebuie să atribuie frecvențele astfel încât să evite apariția interferențelor reciproce.Un mod de evitare al interferențelor este gruparea frecvențelor utilizate în seturi care să respecte anumite regului.În timpul atribuirii frecvențelor către utilizatori, managerul va lua în considerarea evitarea suprapunerii unei frecvențe utilizate peste armonicile și produsele de intermodulație care sunt determinate de frecvențele ce se găsesc în același set.Pentru gruparea frecvențelor în seturi managerul spectrului ar trebuie să realizeze un număr foarte mare de calcule, acestea fiind imposibil de realizat fără o aplicație software care să facă aceste calcule în timp optim.
În partea practică a lucrării de licență am venit cu o soluție în ceea ce privește interferențele cauzate de suprapunerea frecvențelor peste alte frecvențe, armonici sau produse de intermodulație.Astfel am realizat o aplicație software care divizează o listă de frecvență disponibile în seturi, respectând condițiile ce trebuie puse pentru a fi eliminate interferențele reciproce produse de suprapunerea frecvențelor peste alte frecvențe, armonici sau produse de intermodulație.
4.1.1. Prezentarea limbajului de programare si a instrumentelor utilizate in realizarea aplicației software “GrupareFq”
Aplicați software “Grupare Fq” a fost realizată în MATLAB, acesta fiind un limbaj de nivel înalt de calcul tehnic și un mediu interactiv de dezvoltare a algoritmilor.MATLAB cuprinde o serie de instrumente care permit dezvoltarea de algoritmi și aplicații.Am ales MATLAB ca mediu de dezvoltare a aplicație deoarece cu limbajul MATLAB se pot scrie algoritmi mult mai rapid decât cu alte limbaje de programare deoarece nu trebuie efectuate sarcini administrative de nivel scăzut cu sunt:declararea variabilelor, specificarea tipurilor de date, alocarea de memorie, astfel o linie de cod în MATLAB poate să înlocuiască adesea mai multe linii de cod din alte limbaje de programare.În MATLAB găsim o gamă largă de instrumente și opțiuni în care se pot dezvolta și implementa aplicații.Pentru dezvoltarea aplicație “GrupareFq” am utilizat “Graphical User Interfaces (GUI)”.Acest mediu oferă posibilitatea de a realiza interfețe grafice fără a învăța un limbaj de programare sau fără a tasta comenzi pentru a rula aplicația.GUI după cum observăm în figură de mai jos conține doar componentele de design grafic, el oferind diferite instrumente pentru proiectarea designului aplicației pe care dorim să o realizăm.
Figura 7. Mediul (GUI) in care a fost realizata aplicati “GrupareFq”
.
După construirea interfeței grafice acesta va genera automat codul aplicației software, care poate să fie modificat astfel încât să programăm comportamentul aplicației.Mediul de realizare al aplicației “GrupareFq” poate să fie observat figura 7.
4.1.2. Cerințele minime pentru rularea aplicației “Grupare Fq”
Pentru a putea rula aplicația „GrupareFq” pe computerele personale, utilizatorii trebuie să instaleze anumite programe sau componente ale acestora.O variantă care permite rularea aplicație este ca utilizatorii să instaleze MATLAB-ul.Dacă se face instalarea completă a acestuia cu toate bibliotecile sale aplicația „GrupareFq” va rula pe computerul respectiv.O altă variantă care permite rularea aplicației pe computerele utilizatorilor este instalarea setului de biblioteci partajate „MATLAB Runtime”.În cazul acesta nu mai trebuie instalat tot programul „MATLAB” ci doar „MATLAB Runtime” astfel este ocupată doar o mică parte din memoria computerului personal.Producătorii programului MATLAB oferă mai multe versiuni ale acestuia și totodată ale bibliotecilor partajate „MATLAB Runtime”.Versiunea recomandată este R2012a (7.17) atât pentru programul „MATLAB” cât și pentru bibliotecile partajate „MATLAB Runtime”.
Programul MATLAB poate fi descărcat de pe situl oficial www.mathworks.com.
Acesta este oferit utilizatorilor contra-cost însă setul de biblioteci partajate „MATLAB Runtime” poate să fie utilizat de către toți utilizatorii deoarece nu este contra-cost.Setul de biblioteci partajate poate să fie descărcat gratis de pe situl oficial, de la adresa http://www.mathworks.com/products/compiler/mcr/ .Deoarece setul de biblioteci partajate „MATLAB Runtime” ocupă mult mai puțin spațiu comparativ cu spațiul ocupat de programul „MATLAB”, și totodată este oferit gratis utilizatorilor, varianta optimă și cea recomandată de rulare a aplicației este prin intermediul „MATLAB Runtime”, însă dacă aveți deja instalat corect programul MATLAB cu toate componentele sale aplicația „GrupareFq” va rula fără probleme.
4.2. Conditii si principii de sortare a frecventelor
Pentru a nu apărea interferențe într-un set, benzile ocupate de frecvențele din setul respective trebuie să fie diferite între ele, și de asemenea diferite și de toate benzile ocupate de armonicile și interarmonicile acestora.
În realizarea programului am luat în considerare soluționarea interferențelor care apar datorită suprapunerii frecvențelor principale peste armonici sau peste interarmonicile produse de frecvențele care sunt utilizate în aceiași zonă de operare.Însă nu am luat în considerare doar strict valoarea frecvențelor principale, a armonicilor și interarmonicilor, am luat în considerarea și banda ocupată de diferitele echipamente care sunt utilizate.
Fn=pF1qF2rF3tF4xF5yF6zF7………qFn-3tFn-2yFn-1;
Unde:
n-semnifica numarul de frecvente din set plus frecventa noua pe care vrem sa o adaugam in set;
F1 -valoarea frecventei unu din set;
F2 -valoarea frecventei doi din set;
F3 -valoarea frecventei trei din set;
.
.
Fn-1 -valoarea ultimei frecvente din set;
p, q, r, t, x, y, z={0, 1} pentru armonica de ordin 1;
p, q, r, t, x, y, z={0, 1, 2} pentru armonica de ordin 2;
p, q, r, t, x, y, z={0, 1, 2, 3} pentru armonica de ordin 3;
p, q, r, t, x, y, z={0, 1, 2, 3, 4} pentru armonica de ordin 4;
p, q, r, t, x, y, z={0, 1, 2, 3, 4, 5} pentru armonica de ordin 5;
p, q, r, t, x, y, z={0, 1, 2, 3, 4, 5, 6} pentru armonica de ordin 6;
p, q, r, t, x, y, z={0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} pentru armonica de ordin 7.
Coeficienții p, q, r, t, x, y, z vor lua toate valorile corespunzătoare armonicii selectate.Astfel vom avea toate combinările posibile ale acestor coeficienți în funcție de armonica selectată.
4.2.1. Implementarea condițiilor si principiilor de sortare
Aplicația software „GrupareFq” a fost realizată în GUI oferit de MATLAB.Deși acest mediu generează automat codul aplicației pentru implementarea formulelor matematice conform cărora sunt eliminate interferențele între frecvențele din același set trebuie să se facă anumite modificări asupra codului sursă generat automat de către GUI.În acest subcapitol vor fi prezentate secvențele codului sursă unde au fost implementate formulele matematice conform cărora frecvențele din același set nu se vor suprapune una peste cealaltă dar nici peste armonicile sau interarmonicile produse de acestea.De asemenea vor fi prezentate și secvențele de cod responsabile de condițiile care sunt introduse în meniu „Setări”,condiții pe care aplicația le ia în considerare în momentul grupării frecvențelor pe seturi.
Anterior grupării frecvențelor pe seturi utilizatorul trebuie să introducă o serie de setări.În continuare vor fi prezentate secvențele de cod care sunt responsabile de setările introduse.Prima setare care trebuie introdusă înainte de completarea seturilor este numărul maxim de frecvențe per set.Acestă setarea este realizată de secvența de cod care poate fi observată mai jos.Această secvența se află în spatele meniului „Setări”.
Totuși codul sursă prezentat mai sus nu determină aplicația să țină cont de acestă setare cu toate ca aceasta a fost introdusă și salvată.Pentru a lua în considerarea setarea mai avem nevoie de o linie de cod care se găsește în spatele meniului de grupare a frecvențelor „Completare seturi”.Aceasta linie de cod poate fi observată mai jos.Astfel se face legătura între setările introduse în meniul „Setări” și meniul „Completare seturi”.
O altă setare ce trebuie introdusă în meniul “Setări” anterior grupării frecvențelor în seturi este banda ocupată de către acestea.Următoarea secvență de cod este responsabilă pentru stabilirea benzii ocupate.De asemenea putem spune că acest cod se găsește în spatele meniului “Setări”.
Ca și în cazul anterior și de această dată este nevoi de o nouă line de cod care se găsește în spatele meniului „Completare seturi”, prin care aplicația să ia în considerare setările introduse anterior completării seturilor.Linia de cod necesară este cea care poate fi observată mai jos, astfel făcându-se legătura între cele două menuri.
Ultima setare pe care utilizatori aplicației „GrupareFq” trebuie să o realizeze este selectarea armonicii.Aceștia pot să aleagă o armonică dar aceasta nu poate să fie mai mare de armonica 7.Astfel pentru fiecare armonică ce ar putea fi selectată avem o secvență de cod.Însă aceste secvențe sunt foarte asemănătoare astfel vom prezenta doar codul sursă de la prima armonică.
Secvența următoare de cod detremina aplicația să ia în considerare armonică selectată de către utilizator din meniul „Setări”.În funcție de armonica selectată, în cod au fost definiți coeficienții care vor fi introduși în calculele pe care aplicație le va face automat cu scopul de a elimina interferențele reciproce.
Toate secvențele prezentate anterior sunt responsabile pentru condițiile ce trebuie introduse în meniul „Setări”, dar nu și pentru implementarea formulelor matematice, conform cărora sunt eliminate interferențele reciproce.Astfel următoarele secvențe de cod prezentate se găsesc în spatele meniului „Completare seturi”.Următoarea secvență de cod prezentată este responsabilă pentru adăugarea unei frecvențe inițiale într-un set, și eliminarea sa din lista inițială de frecvențe.Această secvență de cod se execută atunci când este apăsat butonul „Adăugă frecvența în set”.
În următoarea secvență de cod au fost implementate toate formulele matematice conform cărora frecvențele sunt grupate în seturi astfel încât să fie eliminată posibilitate apariției interferențelor reciproce.Această secvență de cod se află în spatele meniului de grupare a frecvențelor „ Completare seturi”, ea fiind executată în momentul apăsării butonului „Completează setul”.
4.3. Prezentarea interfeței si a funcțiilor programului
Programul “GrupareFq” are o interfață grafică foarte simplă și totodată foarte intuitivă, astfel că utilizatorii se vor familiariza ușor cu modul de întrebuințare al programului.
În figura 8 putem observa meniul principal al programului, meniu din care se accesează celelalte meniuri conținute de program.
Figura .Panoul principal al aplicației „GrupareFq”
Pe panoul principal al programului avem cinci butoane prin intermediul cărora vom accesa meniurile unde vom introduce datele și setările necesare funcționării programului.Cele cinci butoane sunt:completare listă inițială, setări, completare seturi, ajutor și despre.
Accesând butonul “Completare listă inițială” se va deschide o nouă fereastră în care se completează lista inițială și totodată se pot face diferite modificări asupra acesteia.Fereastra este cea prezentată în figura 9.
Figura .Meniul de completare a listei inițiale de frecvențe
Următorul buton din cadrul programului este “Setări” prin intermediul căruia vom accesa meniul prezentat in figura 10, meniu în care stabilim setările conform cărora se va face ulterior completarea seturilor de frecvențe.
Figura .Meniul unde sunt introduse setările
Un alt buton este “Completare seturi”, buton prin care se deschide meniul în care vom realiza operația de completare a seturilor conform setărilor pe care le-am făcut anterior în meniul accesat prin intermediu butonului “Setări”.Acest meniu poate fi observat in figura 11.
Figura .Meniul de completare al seturilor
Prin intermediu butonului “Ajutor” utilizatorii programului vor putea deschide un document word prin care se realizează o familiarizare mult mai rapidă a acestora cu programul.În acest document word este prezentat modul de utilizare al programului.
Ultimul buton din cadrul programului este butonul “Despre”.Prin intermediu acestui buton ne sunt prezentate câteva detalii despre program.
. Prezentarea modului de utilizare al programului
Pentru a grupa frecvențele în seturi mai întâi trebuie să avem o listă de frecvențe disponibile care ulterior conform setărilor introduse vor fi repartizate în seturi astfel încât să nu apară inerferențe.Crearea listei de frecvențe se realizează în fereastra prezentată în imaginea de mai jos.După cum putem observa in figura 12 avem următoarele butoane pentru diferite funcții:
Adaugă frecvență in listă;
Șterge frecvența din listă;
Șterge toate frecvențele;
Importă frecvențele din excel;
Salvează frecvențele in excel.
Figura .Meniul de completare a listei initiale de frecvente
După cum putem observa din imaginea anterioară fereastra în care realizăm lista cu frecvențe cuprinde mai multe butoane care au diferite funcții.
Primul buton este “Adaugă frecvența în listă”.Prin apăsarea acestui buton vom adăuga o frecvență în listă însă mai întâi trebuie să introducem în câmpul “Frecvență[Mhz]” o valoare care reprezintă nouă frecvență pe care vrem să o adăugăm în listă.
De asemenea o altă modalitate prin care putem realiza o listă de frecvențe este cea în care importăm frecvențele dintr-un document excel.Această operație se realizează prin apăsarea butonului “Importă frecvențele din excel”.Ca să putem importa frecvențele dintr-un document excel, acesta trebuie redactat astfel încât valorile frecvențelor să se găsească doar pe prima coloană a documentului.De asemenea documentul trebuie să se găsească în același folder cu executabilul programului dar și să fie denumit “LISTA INIȚIALA DE FRECVENTE” deoarece programul importă frecvențele doar din fișierele excel cu această denumire.
Există posibilitatea să utilizăm cele două modalități de adăugare a frecvențelor în listă concomitent, adică să adăugăm frecvențe direct în program dar și să importăm din excel, însă pentru a rămâne toate frecvențele pe care dorim să le adăugăm în listă, mai întâi vom importa frecvențele din excel și ulterior vom adăuga frecvențe direct în program prin completarea câmpului și apăsarea butonului “Adauga frecvente în listă”.Dacă operațiile nu se vor desfășura în această ordine și mai întâi adăugăm frecvențe direct din program iar ulterior vom importa și frecvențe din excel, frecvențele adăugate prima dată direct din program vor fi șterse și vor rămâne decât cele importate din excel.
O altă funcție a programului este salvarea frecvențelor introduse direct în program, în documentul excel prin apăsarea butonului “Salvează frecvențele în excel”.În utilizarea acestei funcții trebuie să ținem cont de anumite condiții.De exemplu dacă adăugăm direct în program 4 frecvențe și după apăsăm butonul de salvare a frecvențelor în excel, acestea vor fi salvate, însă dacă documentul excel mai conține și alte frecvențe primele 4 frecvențe din document o să fie înlocuite de frecvențele adăugate direct în program.Dacă dorim ca toate frecvențele să rămână salvate în documentul excel, atât cele deja existente în documentul excel cât și cele adăugate direct în program mai întâi vom importa frecvențele din document, apoi vom adăuga și frecvențe direct în program după care vom apăsa butonul “Salvează frecvențele în excel” astfel frecvențele noi adăugate direct în program vor fi adăugate în documentul excel dar după frecvențele deja existente.
Un alt buton din această fereastră este “Șterge frecvența din listă”.Prin intermediul acestui buton putem să ștergem frecvențele care au fost adăugate în lista din program.Trebuie menționat faptul că frecvența selectată se va șterge doar din listă care apare în program nu și din documentul excel dacă frecvențele au fost salvate în el.Datorită unor limitări impuse de limbajul de calcul tehnic Matlab, atunci când selectăm ultima frecvența să o ștergem lista va dispărea însă după ce vom adăuga o frecvența utilizând butonul “Adauga frecvența în lista” listă o să apară din nou cu frecvențele anterioare plus frecvența nou adăugată, dar fără frecvența ștearsă.
Uneori există posibilitatea ca utilizatorii să dorească ștergerea tuturor frecvențelor care au fost adăugate în listă din program.Pentru această operație avem butonul “Șterge toate frecvențele”.De asemenea datorită limitărilor limbajului de calcul tehnic Matlab, pentru ca această funcție să funcționeze corect în momentul apăsării butonului “Șterge toate frecvențele” trebuie să fie selectată prima frecvența din listă.
Alte butoane care apar în fereastra unde realizăm lista cu frecvențe sunt “Închide” și “Salvează”.Dacă apăsăm butonul salvează va fi salvată lista de frecvențe pe care programul o va utiliza ulterior în momentul realizării seturilor de frecvențe conform condițiilor puse de către utilizatori în submeniul setări.Prin utilizarea butonului “Închide” programul ne va duce la panoul principal al acestuia.
Pentru realizarea seturilor de frecvențe trebuie introduse o serie de setări pe care programul le va respecta în momentul repartizării frecvențelor în seturile corespunzătoare.Introducerea acestor setări se face în fereastra prezentată în figura 13.
Figura .Meniul unde introducem setarile
O primă setare care trebuie realizată este selectarea armonicei pe care programul trebuie o ia în considerarea atunci când repartizează frecvențele în seturi.Astfel avem posibilitatea de a selecta o armonică cuprinsă între prima armonică și armonica a șaptea.
O altă setarea este reprezentată de selectarea dimensiunii seturilor.Astfel în câmpul liber denumit “Număr maxim de frecvențe per set” introducem numărul de frecvențe pe care dorim să-l conțină un set astfel stabilim dimensiunea seturilor.
Ultima setarea pe care programul o ia în considerare când realizează seturile de frecvențe este banda.Pentru început am realizat o listă de frecvențe însă fiecare din aceste frecvențe nu transmit strict pe valoarea lor ele ocupând o anumită bandă din spectrul electromagnetic.Astfel în câmpul denumit “Banda ocupată [MHz]” introducem o valoare care reprezintă banda ocupată de frecvențele care vor fi grupate în seturi.Valoarea introdusă care reprezintă banda ocupată se aplică pentru toate frecvențele din listă deci nu putem să particularizăm fiecare frecvență toate ocupând aceiași bandă.Deci programul va fi utilizat pentru echipamente care ocupă aceiași lungime de bandă.
Tot în această fereastră avem și butonul “Salvează” care în momentul apăsării va salva toate setările pe care utilizatorii le-au introdus și pe care programul le va respecta în momentul grupării frecvențelor, dar și butonul “Închide” prin apăsarea căruia programul ne va duce înapoi la fereastra principal a acestuia.
Scopul principal pentru care a fost realizat programul este gruparea unor frecvențe disponibile în seturi de frecvențe respectând anumite setări.Grupare frecvențelor se realizează în fereastra prezentată în figura 14.
Figura .Meniul unde sunt grupate frecventele in setrui
In imaginea de mai sus observăm mai multe butoane fiecare fiind utilizat pentru o anumita funcție.Butoanele sunt:
Adaugă frecvența in set;
Completează setul;
Salvează seturile.
Seturile de frecvențe sunt denumite:set A, set B, set C și set D.Completarea seturilor se va face pe rând.Astfel mai întâi programul va complete setul A după care setul B, setul C și în cele din urmă setul D.Primul pas în completarea seturilor este adăugarea unei frecvențe în set.Pentru a adăuga o frecvența în setul A vom apăsa butonul “Adauga frecvența în set”.După apăsarea butonului programul va adauga în setul A prima frecvență din listă.Următorul pas care trebuie făcut pentru a complete setul cu frecvențe este să apăsăm butonul “Completează setul”.Apăsând acest buton programul va complete setul cu frecvențe care îndeplinesc condițiile introduse la setări astfel programul va alege din toată lista de frecvențe doar pe cele care respectă setările introduse anterior.În cazul în care în listă sunt mai puține frecvențe care îndeplinesc condițiile introduse la setări, programul va complete setul doar cu aceste frecvențe chiar dacă nu este atinsă numărul maxim de frecvențe per set care a fost introdus în meniul setări.Completarea seturilor următoare se face la fel ca la setul A, repetându-se aceiași pași care au fost efectuați pentru completarea setului.
Programul ne oferă posibilitatea să salvăm seturile după completarea acestora într-un document excel.Această operație se realizează prin apăsarea butonului “Salvează seturile”.Prin apăsarea acestui buton seturile vor fi salvate în același folder cu executabilul programului în documentul excel ce poartă denumirea de “SETURI COMPLETATE”.
4.5. Exemple de administrare a unor seturi de frecvente
Pentru a arăta utilitatea aplicație software “GrupareFq” în continuare voi prezenta câteva exemple în care se va putea vedea aplicabilitatea acestuia în distribuirea frecvențelor disponibile către utilizatori.
Exemplul 1.
Pentru a simplifica înțelegerea aplicației mai întâi vom lua un exemplu în care valorile frecvențelor disponibile vor fi numere întregi.Deci prima dată vom realiza lista cu frecvențe disponibile.Aceasta va cuprinde un număr de 300 de frecvențe care se găsesc în intervalul [1,300].Lista va fi realizată cu ușurință în fișierul excel cu denumirea “LISTA INIȚIALĂ DE FRECVENTE”, iar apoi va fi importată în aplicație.După importarea listei cu frecvențe disponibile, vom introduce setările de care aplicația trebuie să țină cont în momentul grupării frecvențelor în seturi.În meniu “Setări” după cum observăm și în imagine de mai jos vom introduce următoarele setări.În câmpul “Număr maxim de frecvențe per set” o să introducem valoarea 20, în câmpul “Banda ocupată [MHz] introducem valoarea 1.Ultima setare care trebuie făcută rămânând selectarea armonicii astfel selectăm armonica 3.
Figura 15. Setarile introduse pentru primul exemplu
După introducerea setărilor în meniu “Setări” vom intra în meniu “Completare seturi” unde realizăm completarea seturilor respectând setările introduse anterior.
Figura 16.Seturile completate pentru exemplul unu
Pentru a complete un set mai întâi trebuie să selectăm o frecvență.Astfel pentru setul A am ales trimis în set frecvență “1”.În funcție de această valoare și de setările făcute anterior aplicația va face o serie de calcule în urma cărora în set va fi adăugată o altă frecvență în acest caz frecvență “5” a cărei bandă nu se suprapune cu alte benzi ocupate de alte frecvențe sau de armonicile și produsele de intermodulație determinate de acestea.Completarea setului cu o a treia frecvență adică “20” se va face în funcție de primele două frecvențe adăugate.Ultima frecvență adăugată în setul A este “80” .Astfel după completare în setul A au fost adăugat în urma calculelor făcute de către aplicație frecvențele:1, 5, 20, și 80.Aceste frecvențe au fost adăugate deoarece respectă algoritmul programului conform căruia trebuie eliminate interferențele reciproce.Deși am setat limita la 20 de frecvențe per set, aplicația a adăugat doar 4 frecvențe deoarece doar acestea îndeplinesc condițiile necesare eliminării interferențelor.Avem un număr mic de frecvențe în fiecare set deoarece numerele pe care le-am luat ca frecvențe sunt numere întregi astfel avem foarte mulți multiplii.
În setul B am adăugat frecvența “12” e fiind prima din set.În funcție de această aplicația a adăugat o a doua frecvență aceasta fiind “2”.Aplicația va adăugă în continuare frecvențele “44” și “176”.Și în acest set avem doar patru frecvențe deoarece doar acestea îndeplinesc condițiile stabilite anterior.
Setul C a fost completată cu frecvențele “19”, “3”, “68” și „272” iar setul D cu următoarele frecvențele: “135”, “4”, “10”, “171”. Astfel frecvențele care au fost grupate într-un anumit set pot să fie utilizate în aceiași zonă de lucru deoarece posibilitatea apariției interferențelor reciproce este zero.
Exemplul 2.
Pentru acest exemplu lista inițială va cuprinde frecvențe între 2 MHz și 100 MHz însă de acesta dată frecvențele inițiale nu vor mai fi numere întregi.Am ales să utilizăm frecvențele din intervalul 2 MHz la 100 MHz deoarece acestea sunt printre cele mai folosite de către sistemele utilizate de forțele armate pe câmpul de luptă modern.
Inițial am luat o listă de 920 de frecvențe, listă care cuprinde toate numerele cu o zecimală ce se găsesc între 2.1 MHz și 100 MHz
În meniul „Setări” am selectat armonica 3, numărul maxim de frecvențe per set l-am stabilit ca fiind 50 iar banda ocupată 0.025 MHz.După introducerea setărilor am făcut gruparea frecvențelor în meniul „Completare seturi”.În setul A am adăugat ca prima frecvență valoarea 2.1 MHz, astfel aplicația a completat setul după cum putem observa și în imaginea de mai jos cu frecvențele 2.2, 2.5, 8.4 și 31.1.Următorul set completat a fost setul B unde prima frecvență adăugată a fost 2.3 iar în funcție de aceasta de setările introduse și de frecvențele rămase disponibile aplicația a a completat setul cu frecvențele 2.4, 2.7, 8.5, 31.6.În seturile C și D frecvențele adăugate inițial au fost 67.7 respectiv 82.9.Setul C a fost completat cu frecvențele 2.6, 2.8, 3.1, 7.6 în timp ce setul D a fost completat cu frecvențele 2.9, 3, 3.3, 7.3.Toate seturile completate pot fi observate figura 16.
Figura 17. Seturile completate pentru exemplul doi
În exemplul din figura 17 avem aceiași listă și aceleași setări ca în situația anterioară.Totuși putem observa că seturile au fost completate cu frecvențe diferite față de situația anterioară.Acest lucru se datorează faptului că am adăugat în seturi ca frecvențe inițiale valori diferite față de cele anterioare.Astfel setul A a fost completat cu frecvențele 10.7, 2.1, 2.2, 2.4, 10, 32.1, 96.3, setul B cu frecvențele 14.3, 2.3, 2.5, 2.6, 3.9, 38, setul C cu frecvențele 14.8, 2.7, 2.8, 3, 3.7, 37.7 iar setul D cu frecvențele 82.9, 2.9, 3, 3.3 și 7.3.
Figura .Seturi completate pentru exemplul doi
Ținând cont de dezvoltarea exponențială a tehnologiilor ce sunt integrate în operațiile militare actuale desfășurate de către forțele armate cererea de frecvențe radio a crescut enorm.Astfel administrarea acestor frecvențe de către managerul de spectrul constituie o sarcină din ce în ce mai dificilă.Pentru a putea face față noilor cerințe spectrale, managerul de spectru are nevoie de programe care să realizeze o administrare a frecvențelor automat, deoarece acest lucru este foarte greu de realizat fără anumite aplicații special create pentru administrarea frecvențelor radio.
Astfel în partea practică am venit cu o soluție software, cu ajutorul cărei un manager de spectru ar putea grupa mai multe frecvențe în seturi ce ar putea fi utilizate în aceiași zonă de lucru fără să apară interferențe reciproce între frecvențele ce se găsesc în același set.
CONCLUZII
Spectrul electromagnetic a devenit o resursă de bază pentru dezvoltarea societății informaționale.Având în vedere cerințele actuale, această resursă limitată trebuie să fie administrată cât mai eficient, astfel gestionarea spectrului radio devine un obiectiv major pentru societatea modernă.În ultimul deceniu au existat inovații semnificative ale tehnologiilor ce utilizează frecvențele radio, aceste determinând și inovația teoriilor referitoare al gestionarea spectrului.De asemenea au avut loc schimbări graduale ale practicilor și reglementărilor din domeniul managementului spectrului radio.
Politica managementului spectrului radio s-a adaptat la noile cerințe spectrale care au crescut semnificativ, astfel noile reglementări urmăresc utilizarea cât mai eficientă a spectrului de frecvențe radio pentru a se evita un eventual deficit de spectru, lucru ce ar avea repercusiuni asupra întregii societăți.
Problematica managementul frecvențelor radio este un subiect de o importanță deosebită la nivel global, astfel toate instituțiile care au responsabilități în acest domeniu au recurs la o cooperare, ele realizând diferite acorduri prin care este facilitată utilizarea cu eficiență maximă a resursei spectrale.
Într-o lume în care aproape toate persoanele au un telefon mobil iar computerele utilizează din ce în ce mai mult tehnologia wireless numărul de semnale transmise prin intermediul undelor electromagnetice este enorm.Datorită acestor lucruri dar și a valorii economice enorme a spectrului radio asigurarea frecvențelor necesare operațiunilor militare a devenit o provocare pentru organismele militare cu responsabilități în acest domeniu.Astfel au apărut situații tensionate între instituțiile civile și instituțiile militare care au fost soluționate prin intermediul diferitelor acorduri ce reglementează utilizarea spectrului de către structurile militare.
Obiectivul procesului de management al frecvențelor radio desfășurat de către armată este asigurarea accesului la resursele spectrale necesare forțelor armate care se pot găsii în orice punct de pe glob.Astfel structurile responsabile cu managementul frecvențelor radio militare trebuie să fie în măsură să satisfacă nevoile spectrale în orice moment și în orice loc unde se pot afla forțele armate.
Gestionarea spectrului din punct de vedere militar este complexă și dificilă datorită diferitelor cerințe tehnice cât și datorită acordurilor bilaterale și multilaterale stabilite. De asemenea complexitatea acestui domeniu este sporită de reglementările de la nivel național, regional și internațional însă și de problemela saturării spectrului utilizat de către structurile militare.Astfel s-a constatat că la nivelul structurilor militare trebuie să existe personal de specialitate care să realizeze un management al frecvențelor radio eficient.
În trecut managementul frecvențelor radio era asociat cu selectarea corectă a frecvențelor folosite de către echipamentele utilizate de forțele armate.Acum în condițiile unui câmp de luptă modern managementul spectrului ia în considerare totalitatea sistemelor (sisteme informatice, de comunicații, război electronic, radare, senzori, navigație) ce facilitează obținerea succesului în misiunile desfășurate, astfel în momentul realizării necesarului de frecvențe toate aceste sisteme vor fi luat în considerare. Însă cu cât numărul de frecvențe utilizate într-o zonă de operații este mai mare cu atât și probabilitatea apariției interferențelor reciproce devine mai mare.
Datorită numărului mare de echipamente consumatoare de spectru radio care sprijină operațiile desfășurate pe câmpul de luptă modern ofițerul responsabil de managementul frecvențelor radio trebuie să utilizeze diferite tehnologii care să optimizeze procesul de management al spectrului.Prin managementul spectrului se înțelege și eliminarea interferențelor ce pot perturba funcționarea optimă a sistemelor utilizate pe câmpul de luptă.
Ca și propunere de rezolvare a interferențelor reciproce cauzate de suprapunerea frecvențelor sau suprapunerea peste armonici și produse de intermodulație recomand aplicația „GrupareFq” care a fost realizată în partea practică a lucrării.Această aplicație este o soluție ce poate fi utilizată de către toți manageri de spectru care doresc să utilizeze mai multe frecvențe în aceiași zonă de lucru.Prin utilizarea aplicației „GrupareFq” personalul responsabil cu managementul spectrului poate realiza seturi de frecvențe.Frecvențele dintr-un set pot să fie distribuite echipamentelor care se găsesc în aceiași zonă de lucru deoarece acestea au fost grupate în set astfel încât să nu apară interferențe reciproce.
BIBLIOGRAFIE
Autori romani:
Bechet, P., Munteanu, R., Bouleanu, I., Munteanu, M., Mitran, R., Compatibilitatea electromagnetica in medii de comunicatii radio, Bucuresti, Editura Academiei Romane, 2010
Sotir, A., Interferente electromagnetice perturbatoare, Bucuresti, Editura Militara, 2005
Stoianovici, M., Metode și Tehnici pentru Managementul și Accesul Dinamic la Spectrul de Radio Frecvență, Brasov, Universitatea Transilvania, 2011
Autori straini:
Björn Wellenius, Isabel Neto, Managing the Radio Spectrum: Framework for Reform in Developing Countries, Washington D.C., 2008
Chairman of the Joint Chiefs of Staff, JP 6-0, Joint Communications System, Joint Staff, Washington, D.C., 2015
Chairman of the Joint Chiefs of Staff, Joint Spectrum Interference Resolution (JSIR) Procedures, Joint Staff, Washington D.C., 2013
Chairman of the Joint Chiefs of Staff, JP 6-01, Joint Electromagnetic Spectrum Management Operations, Joint Staff, Washington, D.C., 2012
EPJ Tozer, Broadcast Engineer's Reference Book, Burlington, Focal Press, 2013
Headquarters, Department Of The Army, Army Electromagnetic Spectrum Management Operations. Washington D.C., 2010
ITU– Radio Regulation – Articles, Vol. 1, 2012
ITU, Spectrum Management Fundamentals, 2002
NATO, ACP 194, Policy For The Coordination Of Military Electromagnetic Spectrum Allocations And Assignments Between Cooperating Nations, 2011
The International Bank for Reconstruction and Development, The International Telecommunication Union -Telecommunications regulation handbook, 2011
Periodice:
Birsan L., Rolul Uniunii Internaționale De Telecomunicații În Armonizarea Utilizării Spectrului De Frecvențe Radio, Revista Comunicațiilor și Informaticii nr. 1/2012
Bouleanu I., Alexandrescu D., Bora M., Radio Frequency Co-Site Management, Sibiu, 2015
Muntean, B., Chirica, D., Managementul Frecvențelor Radio – Factor Esențial Pentru Asigurarea Superiorității Informaționale, Revista Comunicațiilor și Informaticii, 2011
Infografie:
http://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/emspectrum1.html, accesat in 12.06.2015.
http://www.itu.int/ITU-R/asp/terminology-definition.asp?lang=en&rlink={2E573C77-D1AC-44D5-BE60-113B3C36475C}, accesat in 10.05.2015.
https://transition.fcc.gov/connectglobe/sec7.html, accesat in 11.05.2015.
http://www.itu.int/ITU-R/asp/terminology-definition.asp?lang=en&rlink={AE96B720-CF88-49F1-A056-273899E91BF4}, accesat in 11.05.2015
http://rf-opto.etti.tuiasi.ro/docs/files/sisteme%20RF_cap2.pdf, accesat in 16.05.2015.
http://www.itu.int/ITU-R/asp/terminology-definition.asp?lang=en&rlink={53BCC3A5-A57D-4E97-AEAC-BB585D5D6E47}, accesat in 29.05.2015
http://www.itu.int/en/ITU-R/information/Pages/default.aspx, accesat in 17.06.2015
http://www.itu.int/en/ITU-T/about/Pages/default.aspx, accesat in 21.06.2015
http://www.cept.org/cept/about-cept, accesat in 24.25.2015
http://www.icao.int/about-icao/Pages/default.aspx, accesat in 24.05.2015
http://www.globalsecurity.org/military/library/policy/army/fm/24-2/Ch4.htm, accesat in 03.06.2015.
http://www.itu.int/en/about/Pages/default.aspx, accesat in 18.06.2015
http://www.ancom.org.ro/spectru-radio_2749, accesat în 12.06.2015.
http://www.itu.int/en/ITU-D/Pages/About.aspx, accesat in 14.06.2015
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Managementul Frecventelor Radio la Esaloanele Tactice (ID: 122098)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.