автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Создание методик и основ проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи

□034658 12

На правах рукописи

Бакеев Владимир Борисович

СОЗДАНИЕ МЕТОДИК И ОСНОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСОВ ОБОРУДОВАНИЯ КОНФИДЕНЦИАЛЬНЫХ КОРПОРАТИВНЫХ СИСТЕМ ТОННЕЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ

Специальность 05.12.13 Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара-2009

003465812

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики (ГОУ ВПО ПГУТИ).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Елисеев С.Н.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, доцент Горячкин О.В., г. Самара

- кандидат технических наук Мущенко В.И., г. Москва

Ведущая организация - Федеральное государственное унитарное предприятие «Ленинградский отраслевой научно-исследовательский институт радио» (ФГУП ЛОНИИР), г. Санкт-Петербург.

Защита диссертации состоится 24 апреля 2009 г. в 12.00 на заседании диссертационного совета Д 219.003.02 при Поволжском государственном университете телекоммуникаций и информатики по адресу: 443010, г. Самара, ул. Льва Толстого, 23.

С диссертацией соискателя можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО ПГУТИ.

Автореферат разослан 23 марта 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 219.003.02, доктор технических наук, доцент Мишин Д.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы и состояние вопроса

При проектировании корпоративных систем тоннельной радиосвязи нередко возникают более жесткие, чем в сетях общего пользования, требования ко всем параметрам системы, включая параметры назначения, электромагнитной совместимости, стойкости к внешним воздействиям и обеспечения конфиденциальности информации.

Несмотря на имеющийся опыт создания тоннельных систем, используемые в настоящее время методики их проектирования являются по большей части полуэмпирическими и обеспечивают решение задач проектирования за счет больших технологических запасов. Настоятельно необходимо развитие методов проектирования систем и оборудования конфиденциальной тоннельной корпоративной радиосвязи, обеспечивающих комплексное решение всех основных задач проектирования на основе современных научно-технических достижений.

Таким образом, в настоящее время существует актуальная научно-техническая проблема совершенствования систем тоннельной радиосвязи, методов и средств их проектирования.

Состояние вопроса в рассматриваемой области характеризуется следующими основными достижениями.

Проведенный анализ показал, что, с учетом требований к основным категориям корпоративных и государственных экранированных объектов, а также номенклатуры доступного в настоящее время оборудования, перспективным вариантом является построение конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи (ККС TP) на основе оборудования стандарта GSM.

С учетом особенностей типичных объектов установки систем тоннельной радиосвязи (сложная конфигурация, присутствие крупногабаритного оборудования и подвижных средств), для организации сплошного покрытия сетью радиосвязи всей площади объекта наиболее перспективным является использование излучающего кабеля (ИК). Для компенсации затухания в ИК должно использоваться периодическое включение активных ретрансляторов, причем проектирование системы (подсистемы) ретрансляции должно проводиться с учетом шумов и помех, включая интермодуляционные.

Вопросам построения телекоммуникационных сетей и систем, обеспечения их эффективного функционирования, высокой надежности в условиях воздействия внешних и внутренних помех, в том числе - для систем подвижной радиосвязи, посвящена обширная литература (С.Н. Елисеев, В.Г. Карташевский, Д.Д. Кловский, К. Феер и др.). Как показал проведенный анализ, соответствующие методы исследований вполне применимы и к системам тоннельной радиосвязи.

Основой для решения задач обеспечения радиопокрытия в тоннельной системе являются базовые электродинамические задачи. Проблеме анализа и моделирования распространения радиоволн в протяженных сооружениях посвящена обширная литература (В.И. Мущенко, S.O.M. Abo, F.K. Akorli, M. Boutin, D.G. Dudley и другие). При этом, в большинстве случаев, рассматриваются процессы распространения электромагнитных волн вдоль тоннеля на основе методов геометрической оптики (ГО), физической оптики или с применением аппарата, разработанного для многомодовых волно-ведущих структур. Однако, для распределенных излучателей типа «излучающий кабель» указанные модели, не вполне адекватны решаемой задаче. Применимы в данном случае также методы интегральных уравнений (ИУ), собственных волн, зеркальных изображений (ЗИ), комбинированный метод векторного параболического уравнения и ГО, метод конечных элементов и др. Метод ИУ обеспечивает наибольшую точность, однако его применение для данной задачи является весьма проблематичным, т.к. тоннель имеет весьма большие электрические размеры. Наиболее перспективным представляется метод ЗИ с учетом поглощения в стенках (В.И. Мущенко и др.).

Учет влияния присутствующего в тоннеле крупногабаритного оборудования (включая транспортные средства), как правило, предполагает их представление как системы проводящих поверхностей. Методам анализа систем проводящих поверхностей посвящена обширная литература (М.А. Бузова, Ю.В. Пименов, М.Ю. Медведик, В.В. Юдин, Y. Álvarez, B.D. Braaten, A. Colliander, M.F. Levy, R.M. Nelson и др.). По результатам проведенного анализа наиболее перспективным в данном случае представляется метод на основе системы ИУ первого рода, имеющих смысл граничных условий для тангенциальных компонент электрического поля, и аппроксимации токовой функции на основе кусочно-постоянного базиса.

Поскольку картина распределения поля в тоннеле является принципиально статистической, так как образуется в результате многократных переотражений от стен, задачи распространения в тоннеле близки к задачам распространения радиоволн в условиях сложной городской застройки, а также внутри помещений, поэтому могут быть успешно применены соответствующие методы на основе вероятностного подхода (В.Б. Авдеев, И.В. Белов, Г.О. Василенко, A.B. Дымов, J.A. Dabin, Y. L. С. De Jong, T.B. Gibson, H. Suzuki и др.).

В целом проведенный обзор состояния вопроса в рассматриваемой области показал, что достаточно точная и универсальная методика проектирования ККС TP до настоящего времени не разработана.

Цель работы - создание методик и средств проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи.

Для достижения поставленной цели в работе выполнена следующая программа исследований.

1. Разработка электродинамической модели излучающей системы и методики оценивания уровня сигнала на основе метода зеркальных изображений с учетом потерь в стенках тоннеля посредством коэффициентов Френеля.

2. Разработка алгоритма проектирования излучающей системы с ретрансляцией с учетом шумов и помех.

3. Разработка расчетно-экспериментальной методики определения коэффициента затухания радиоволн в тоннеле.

4. Разработка методики проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи.

5. Практическая реализация и экспериментальные исследования оборудования системы тоннельной радиосвязи.

Методы исследований

Методы теоретической радиотехники, теории передачи сигналов, статистического моделирования, вычислительной математики; методы прикладной электродинамики, включая метод зеркальных изображений и аппарат анализа волновых явлений на границе раздела двух сред.

Обоснованность и достоверность результатов работы

Обоснованность и достоверность результатов работы обеспечиваются адекватностью использованных методов и построенных на их основе расчетных моделей объекту исследования. Достоверность результатов работы подтверждается совпадением результатов решения тестовых задач по разработанным и по ранее известным методикам, а также хорошим согласованием расчетных и экспериментальных данных.

Научная новизна работы

1. Разработана методика оценивания уровня радиосигнала в системе тоннельной подвижной радиосвязи, использующей излучающий кабель, на основе методов статистического моделирования и зеркальных изображений, с учетом потерь в стенках тоннеля и влияния транспортных средств.

2. Разработан алгоритм проектирования излучающих систем с ретрансляцией, включающий выбор их структуры и определение параметров на основе оценивания случайной величины сигнала с учетом шумов и помех.

3. Разработана расчетно-экспериментальная методика оценивания коэффициента затухания радиоволн в тоннеле на основе частотно-пространственного сканирования.

4. Разработана методика проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи, реализующая системный подход к проектированию и включающая расчетно-экспериментальное оценивание коэффициента затухания радиоволн в тоннеле, проектирование излучающих систем с ретрансляцией с учетом шумов и помех, решение вопросов обеспечения конфиденциальности.

Личный вклад

Основные результаты диссертационной работы, обладающие научной новизной, получены автором лично.

Практическая ценность результатов работы

1. Разработанная в диссертации методика оценивания уровня радиосигнала в системе тоннельной подвижной радиосвязи, использующей излучающий кабель, позволяет, при высокой точности расчетов, реализовать относительно низкую ресурсоемкость расчетного метода и тем самым обеспечить, при заданных ресурсах ЭВМ, решение существенно более сложных задач оценивания уровней поля в условиях сильной интерференции в помещениях с полупроводящими стенками, включая задачи численной параметрической оптимизации.

2. Разработанный алгоритм проектирования излучающих систем с ретрансляцией позволяет учитывать потери в стенках тоннеля и влияние транспортных средств, а также влияние соканальных помех, тепловых шумов, интермодуляционных искажений, индустриальных шумов и радиопомех и может быть использован для проектирования составных частей тоннельных и близких к ним по структуре и составу систем радиосвязи и радиодоступа различного назначения и принадлежности, включая технологические системы для размещения в шахтах и сильно экранирующих сооружениях, а также тоннельные сегменты сетей общего пользования.

3. Расчетно-экспериментальная методика определения коэффициента затухания радиоволн в тоннеле на основе частотно-пространственного сканирования, примененные при ее создании подходы и обоснованные в диссертации алгоритмические и технические решения по созданию соответствующего измерительного комплекса обеспечивают существенное снижение трудоемкости измерений и заметное расширение возможностей их автоматизации и могут найти применение при разработке методик измерений для широкого класса задач оценивания сложных пространственных распределений уровней электромагнитного поля.

Реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы внедрены при активном непосредственном участии автора в рамках выполнения работ в интересах государственных заказчиков.

Использование результатов диссертационной работы позволило создать современный высокоэффективный приемопередающий комплекс тоннельной подвижной радиосвязи для государственных нужд, не имеющий аналогов в отечественной и мировой практике.

Внедрение результатов диссертационной работы и достигнутый при этом положительный эффект подтверждены соответствующими актами.

Апробация результатов работы

Основные результаты по теме диссертации докладывались на XIV, XV и XVI Российских научно-технических конференциях ПГУТИ (Самара, 2007, 2008, 2009), XIV Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2008), VI Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волно-

вых процессов» (Казань, 2007), 5-й Всероссийской научной конференции «Проблемы совершенствования и развития специальной связи и информации, предоставляемых государственным органам» (Орел, 2007).

Публикации

По тематике диссертационных исследований автором (лично и в соавторстве) опубликовано 14 печатных трудов. Основные научные и прикладные результаты диссертационной работы опубликованы в 8 статьях в периодических научных изданиях, в том числе 2 статьи - в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК для опубликования результатов диссертационных исследований, и в 6 публикациях в форме текстов и тезисов докладов на международных и российских конференциях.

Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть работы содержит 177 страниц машинописного текста, 39 рисунков и 7 таблиц. Список литературы содержит 145 наименований.

Положения, выносимые на защиту

1.Методика оценивания уровня радиосигнала в системе тоннельной подвижной радиосвязи, использующей излучающий кабель.

2. Алгоритм проектирования излучающих систем с ретрансляцией.

3. Расчетно-экспериментальная методика оценивания коэффициента затухания радиоволн в тоннеле на основе частотно-пространственного сканирования и технические решения по построению соответствующего измерительного комплекса.

4. Методика проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, дан обзор состояния вопроса, сформулированы цель и программа исследований, описаны состав и структура работы, показаны ее научная новизна и практическая ценность, приведены основные положения, выносимые на защиту.

Раздел 1 посвящен разработке методики оценивания уровня сигнала в тоннеле.

Сформулирована задача исследования, выполнен предварительный анализ ее особенностей и возможных подходов к решению.

Обоснована расчетная электродинамическая модель, основанная на методе зеркальных изображений (ЗИ) с учетом потерь в стенках тоннеля посредством коэффициентов отражения Френеля, благодаря чему существенно сокращаются объемы вычислений. Обоснован подход, позволяющий достаточно адекватно отображать процессы поглощения энергии электромагнитного поля в стенках. При этом поле, создаваемое ЗИ в точке наблю-

(О

дения, определяется за несколько итераций. В рамках каждой ;'-й итерации определяется поле после /-го отражения следующим образом:

где Г^,Гц - коэффициенты Френеля; рй1,рщ - базисные орты.

Исходное значение поля для данной итерационной процедуры находится по известным формулам как поле, создаваемое элементарным излучателем в точке наблюдения в отсутствие отражений.

Необходимое число ЗИ определяется по сходимости величины напряженности электромагнитного поля в фиксированной точке наблюдения.

Обосновано использование известных подходов по статистической обработке случайной величины поля и оцениванию затеняющего эффекта от транспортных средств. Получены необходимые расчетные соотношения.

На основе предложенной электродинамической модели разработана методика оценивания уровня сигнала (поля) в тоннеле. Методика предусматривает статистическую обработку случайной величины поля, и учет затеняющего эффекта от транспортных средств на основе решения соответствующих электродинамических задач дифракции. Блок-схема соответствующего алгоритма представ- Рис. 1 лена на рис. 1.

Выполнена программная реализация разработанной методики. Проведено тестирование разработанных программных средств. Результаты тестирования полностью подтвердили работоспособность и эффективность разработанной методики. В качестве примера на рис. 2 представлены функции распределения случайной величины напряженности поля, полученные по пред-

Расчеты по определению макроскопических параметров стенок тоннеля по экспериментально найденному атон

Уточнение числа ЗИ по результатам определения макросхопичес

Расчеты по оцениванию уровня поля (с заданной вероятностью) в отсутствие транспортного средства

Решение задачи о рассеянии поля на корпусе транспортного средства; оценивание уровня поля в его присутствии

Результаты оценивания

ложенной (сплошная кривая) и по известной (штриховая) методикам. Выигрыш в области слабых сигналов составляет примерно 6^-8 дБ, что обеспечивает возможность существенного увеличения длин пролетов ИК.

В разделе 2 отражены результаты разработки алгоритма проектирования излучающих систем с ретрансляцией.

Показано, что с учетом требований универсальности и масштабируемости ККС ТР целесообразно строить как систему из необходимого количества однотипных комплексов оборудования тоннельной радиосвязи (КО ТР), объединен-

Е, дБ

Рис.2

ных единой системой коммутации. Излучающая система (ИС) при этом должна строиться на основе пролетов (секций) радиоизлучающего кабеля с использованием ретрансляторов. Обосновано рассмотрение в качестве объекта исследования излучающей системы с ретрансляцией (ИСР), в состав которой входят как пассивные, так и активные (ретрансляторы) элементы.

Показана необходимость комплексного решения задач обеспечения радиопокрытия, конфиденциальности и безопасности. В связи с наличием на объекте транспортных и иных подвижных средств, должны быть учтены возможный эффект экранирования кузова, а также возможная скорость движения абонента, находящегося в транспортном средстве.

С учетом необходимости максимальной адаптации ИСР к конфигурации объекта, выделены три базовые схемы подключения ИСР к БС: каскадная, простая Т- образная и Т- образная с переносом спектра в оптический диапазон. Общим критерием при проектировании ИСР является обеспечение максимальной зоны радиопокрытия одной БС, что предполагает максимизацию длин пролетов ИСР и их количества с учетом накопления шумов и продуктов интермодуляции.

Проведены исследования по учету шумов и помех при расчете параметров излучающей системы с ретрансляцией. Сформулировано основное условие для проектирования ИСР:

^ШУдоп.

<101§

-0,1-

-0,1-

10

РС! +Ю Р!М +10

-0,1-

^соб +]0

-0,1

' ирп

(2)

где {Рс!Рщ)юп - минимальное допустимое отношение сигнал/шум, дБ, а отношения сигнал/шум в правой части (2), дБ, соответствуют видам шумов и помех (соответственно: соканальные, интермодуляционные, собственные, индустриальные). Показано, что проверка выполнения (2) в рамках итера-

ционной процедуры расчета ИСР необходима только в направлении UPLINK (прием БС), а проверка выполнения для направления DOWNLINK (прием мобильной станцией) нужна только на заключительном этапе, по уровню интермодуляционных помех.

Установлено, что в условиях тоннельной радиосвязи уровнем сока-нальных радиопомех можно пренебречь уже при размере кластера равном двум.

Рассмотрены вопросы учета тепловых шумов применительно к конкретным схемам соединения ретрансляторов в ИСР. В частности, для оптимально построенной каскадной ИСР с п пролетами выражение для общей мощности тепловых шумов, дБм, на входе демодулятора приемника БС имеет вид:

Р^БС = Рт +10'g("*uip + *шБС - я) (3)

где рт - 4A7AF - мощность тепловых шумов; кшр~ коэффициент шума

ретранслятора; КшБС - коэффициент шума приемника базовой станции.

Сравнение каскадной и Т-образной схем ИСР с учетом процесса накопления тепловых шумов показало заметное преимущество последней.

Рассмотрение вопросов учета интермодуляционных искажений показало, что наибольшую опасность представляют продукты интермодуляции третьего порядка в случаях, когда в БС одновременно используются нижние и верхние частоты диапазона GSM-900. В этом случае частота продуктов интермодуляции третьего порядка может совпасть с соседней частотой приема. Для подобного продукта интермодуляции:

Uplink-Щ -downlink + АС -101g(AO. <4>

где (РС/Р1М) - отношение мощности сигнала к мощности и нтер моду ля ционной помехи, дБ; Pupljnk - мощность сигнала на входе UPLINK ретранслятора, дБм; /^^[¡пк- мощность сигнала на выходе DOWNLINK ретранслятора, дБм; 1Р3 - точка пересечения 3-го порядка, дБм (паспортная характеристика ретранслятора); д - избирательность БС по соседнему каналу

приема, дБ; а ¡г развязка входа UPLINK от выхода DOWNLINK ретранслятора, дБ; N- количество ретрансляторов.

Разработан алгоритм проектирования излучающей системы с ретрансляцией, базирующийся на методике оценивания уровня сигнала в тоннеле и включающий определение ее параметров по критерию обеспечения заданного отношения сигнал/шум.

Алгоритм проектирования укрупнено включает следующие этапы:

- ввод исходных данных;

- определение усредненных характеристик основных магистральных тоннелей зоны радиопокрытия (МЗТР);

- выбор типа и ввод параметров излучающего кабеля;

- расчет одиночных пролетов МЗТР на основе электродинамического моделирования процессов излучения в тоннеле;

- выбор схемы ИСР; ввод основных технических характеристик ретрансляторов и требуемого отношения «сигнал/шум»;

- определение числа ретрансляторов и длины соты Ь;

- определение количества сот, размера и состава частотного кластера, проведение частотно-территориального планирования;

- оценивание мощности интермодуляционных помех и принятие технические решений, если превышен допустимый уровень;

- произведение уточняющего расчета всех пролетов ИСР.

Раздел 3 посвящен разработке методики проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи. Для определения эквивалентных макроскопических параметров, применяемых при расчете коэффициентов Френеля (раздел 1) разработана рас-четно-экспериментальная методика определения коэффициента затухания радиоволн в тоннеле на основе частотно-пространственного сканирования. Показано, что достоверная оценка коэффициента затухания атт, (дБ/м):

где Рк, - мощности сигнала в к-м и _/-м сечениях, дБм; Ьк] - расстояние между сечениями, м; п = т\/[2\(т - 2)!] - число пар контрольных сечений; т - число контрольных сечений, предполагает сканирование по весьма большому числу точек в каждом контрольном сечении, что приводит к чрезмерной трудоемкости измерений.

С учетом характера зависимости фаз интерферирующих волн ср„ (п -число учитываемых зеркальных изображений в электродинамической модели, см. раздел 1) от частоты/и поперечных координат точки наблюдения х,у:

где у» - ширина тоннеля, с - скорость света, обоснована возможность эквивалентной замены пространственного сканирования на частотное, что позволяет автоматизировать процессы измерений и многократно сократить их трудоемкость. В ходе исследований было установлено, что полностью отказаться от пространственного сканирования не удается, однако необходимое число пространственных точек исчисляется единицами, что вполне реализуемо на практике.

Блок-схема алгоритма частотно-пространственного сканирования приведена на рис.3.

Дана классификация и проведен предварительный качественный анализ каналов утечки информации за пределы объекта; сформулированы исходные данные и требования конфиденциальности.

(5)

(6)

Выбор контрольных сечений: ¿„Л„ 4

Расчет \Г±[\Га при ст, ^ в диапазоне (р = 0 ^-90°

«X = 600 |Г| = шш( 1^1,1^1)-(0,1ч 0,2)

—^Р'/

/шт - Д/:/ш,+ Д/ 1/-» Л/+ 100

/тт>/тах >"/>«*; измерения и вычисления Ода,

Рис. 3

Обоснована необходимость использования дополнительных устройств электромагнитного экранирования и предложена процедура их разработки, включающая априорное измерение уровней поля за пределами объекта (контролируемой зоны объекта), сопоставление измеренного уровня с максимально допустимым, определение требований к коэффициенту ослабления экранирующей сетчатой диафрагмы, реализацию диафрагмы (диафрагм) с требуемым коэффициентом ослабления и апостериорный инструментальный контроль.

На основе проведенных исследований разработана методика проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи, включающая расчетно-экспериментальное оценивание коэффициента затухания радиоволн в тоннеле, проектирование излучающих систем с ретрансляцией с учетом шумов и помех, решение вопросов обеспечения конфиденциальности, электромагнитной совместимости (ЭМС) и электромагнитной безопасности (ЭМБ). Укрупненная структура методики проектирования КО ТР приведена на рис.4.

В разделе 4 изложены результаты экспериментальных исследований и практической реализации методик проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи.

Выполнены экспериментальные и расчетно-экспериментальные исследования моделей (макетов) составных частей комплексов оборудования тоннельной радиосвязи - излучающих систем и устройств электромагнитного экранирования.

Протестирована методика определения коэффициента затухания радиоволн в тоннеле на основе частотно-пространственного сканирования. Результаты измерения уровня электромагнитного поля в нескольких контрольных сечениях и вычисленные по ним значения погонного затухания представлены в табл. 1. Из табл. 1 видна хорошая сходимость этих значений для различных комбинаций смежных сечений.

Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований уровней поля, а также коэффициента передачи экранирующих диафрагм. В качестве примера на рис.5 показаны результаты измерений и расчета распределения уровней поля в пролете.

Таблица 1.

Значение уровня поля в Сечение 1 Сечение 2 Сечение 3

контрольных сечениях, дБм (300 м) (400 м) (500м)

Измеренное -23,47 -30,37 - 36,623

Расчетное - 24,97 -32,8 -39,7

той ' ДБ/М 0,069 0,0625 0,0657

Выполнены практическая реализация и экспериментальные исследования спроектированного оборудования системы тоннельной радиосвязи на модернизируемом объекте. Приведены результаты линейных испытаний

Рис.4

опытного образца. В качестве примера в табл .2 приведены результаты измерения уровня поля методом частотно-пространственного сканирования в нескольких контрольных сечениях трассы радиопокрытия и соответствующие расчетные значения, выполненные по оценочной методике фирмы ANDREW и методике, разработанной автором. Из табл. 2 видно, что разработанная автором методика дает результаты, достаточно близкие к экспериментальным.

Таблица 2.

Контрольное Измеренное Методика фирмы Авторская

сечение значение ANDREW методика

1 - 55 дБм - 63 дБм - 59 дБм

2 - 60 дБм - 72 дБм - 64 дБм

3 - 47 дБм - 67 дБм - 48 дБм

4 - 78 дБм - 93 дБм - 81дБм

Результаты экспериментальных исследований, а также испытаний практически реализованного (смонтированного на объекте) оборудования тоннельной радиосвязи подтверждают работоспособность и эффективность разработанных моделей, методик и алгоритма проектирования.

В заключении сформулированы основные научные и практические результаты диссертационной работы.

Разработана методика оценивания уровня сигнала в тоннеле.

Разработан алгоритм проектирования излучающих систем с ретрансляцией.

Разработана методика проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи.

Выполнены экспериментальные исследования и практическая реализация методик проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи.

В Приложении приведены акты внедрения результатов диссертации.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Бакеев, В.Б. Мультисистемный комплекс подвижной радиосвязи для экранированных сооружений / В.Б. Бакеев, А.Л. Бузов, Ю.И. Кольчугин // XIV Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГАТИ. Материалы конференции - Самара, февраль 2007. - С. 130.

2. Бакеев, В.Б. Проблема обеспечения конфиденциальности в системах тоннельной подвижной радиосвязи специального назначения / В.Б. Бакеев, М.А. Бузова, Ю.И. Кольчугин // Проблемы развития системы специальной связи и специального информационного обеспечения государственного управления России: Материалы 5-й Всероссийской научной конференции, февр&ть 2007 г. Часть 2 / Под общей редакцией профессора В. М. Щекотихина. - Орел: Академия ФСО России, 2007. - С. 38 - 40.

3. Бакеев, В.Б. Проблемы проектирования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной подвижной радиосвязи / В.Б. Бакеев // Вестник СОНИИР. - 2007. -№2(16). -С. 31 -36.

4. Бакеев, В.Б. Способы повышения устойчивости тоннельной подвижной радиосвязи / В.Б. Бакеев // Физика и технические приложения волновых процессов: Тезисы докладов VI Международной научно-технической конференции. - Казань, 2007. - С. 195.

5. Бакеев, В.Б. Обеспечение зоны радиопокрытия и управление ретрансляционными пунктами в корпоративной системе тоннельной подвижной радиосвязи / В.Б. Бакеев// Антенны. -2007. - № 10 (125). - С. 56 - 61.

6. Бакеев, В.Б. Экспериментальные исследования корпоративной системы тоннельной подвижной радиосвязи на объекте установки / В.Б. Бакеев, Ю.И. Кольчугин //

Е, дБ мкВ/м

)ет ерения

Рас • • • Изм

.........«.........

0 14 28 ^ м Рис.5

Вестник СОНИИР. - 2007. - № 4 (18). - С. 14 - 18.

7. Бакеев, В.Б. Критерий выбора варианта построения излучающей структуры в составе корпоративной системы тоннельной подвижной радиосвязи / В.Б. Бакеев // Радиотехника-2008. - № 4 (журнал в журнале) - С. 66 - 70.

8. Бакеев, В.Б. Варианты формирования протяженной зоны радиопокрытия в системе тоннельной подвижной радиосвязи / В.Б. Бакеев II XV Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГАТИ. Материалы конференции - Самара, февраль 2008 - С. 326.

9. Бакеев, В.Б. Априорная оценка необходимого количества измерений в рамках экспериментальной проверки результатов расчетов уровней поля в корпоративных системах тоннельной подвижной радиосвязи / В.Б. Бакеев, С.Н. Елисеев И Вестник СОНИИР. - 2008. - № 1 (19). - С. 11 - 14.

10. Бакеев, В.Б. Оптимизация коэффициентов усиления ретрансляторов в составе излучающей структуры корпоративной системы тоннельной подвижной радиосвязи по соотношению сигнал/шум / В.Б. Бакеев // Вестник СОНИИР. - 2008. - № 3 (21). - С. 9 - 14.

И. Бакеев, В.Б. Статистическое моделирование трасс распространения радиоволн в системах тоннельной радиосвязи / В.Б. Бакеев, М.А. Бузова//Тезисы докл. XIV Международной научно-технической конференции: Радиолокация, навигация, связь (Воронеж, апрель 2008 г.). - Воронеж, 2008. - С. 445 - 450.

12. Бакеев, В.Б Методика определения параметров затухания радиоволн в тоннеле / В.Б. Бакеев // Вестник СОНИИР. - 2008. - № 4 (22). - С. 15-21.

13. Бакеев, В.Б. Оценивание уровня электромагнитного поля при проектировании корпоративных систем тоннельной радиосвязи с учетом потерь в стенках тоннеля посредством коэффициентов Френеля / В.Б. Бакеев // XVI Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГУТИ. Материалы конференции - Самара, январь 2009 - С. 145- 146.

14. Бакеев, В.Б. Практическая реализация оценивания коэффициента затухания радиоволн в тоннеле на основе методики частотно-пространственного сканирования / В.Б. Бакеев, О.Б. Гончарук // Вестник СОНИИР. - 2009. - № 1 (23). - С. 17 - 21.

Подписано в печать 16.03.2009 г. Формат 60x84/16. Печать оперативная. Бумага офсетная. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №136. Типография ООО "ИНСОМА-ПРЕСС", 443011, г. Самара, ул. Советской Армии, 217.

ВВЕДЕНИЕ.

1 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНИВАНИЯ УРОВНЯ СИГНАЛА В ТОННЕЛЕ.

1.1 Постановка задачи. Предварительный анализ ее особенностей и возможных подходов к решению.

1.2 Разработка электродинамической модели излучающей системы па основе метода зеркальных изображений с учетом потерь в стенках тоннеля посредством коэффициентов Френеля.

1.3 Разработка методики оценивания уровня сигнала, ее программная реализация и тестирование.

1.4 Выводы по разделу.

2 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗЛУЧАЮЩИХ СИСТЕМ С РЕТРАНСЛЯЦИЕЙ.

2.1 Общие принципы построения комплексов оборудования и систем конфиденциальной корпоративной тоннельной радиосвязи.

2.2 Учет шумов и помех при расчете параметров излучающей системы с ретрансляцией.

2.3 Разработка алгоритма проектирования излучающей системы с ретрансляцией.

2.4 Выводы по разделу.

3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСОВ ОБОРУДОВАНИЯ КОНФИДЕНЦИАЛЬНЫХ КОРПОРАТИВНЫХ СИСТЕМ ТОННЕЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ.

3.1 Разработка расчетно-экспериментальной методики оценивания параметров затухания в тоннеле на основе частотно-пространственного сканирования.

3.2 Анализ основных требований конфиденциальности и средств ее обеспечения.

3.3 Методика проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи.

3.4 Выводы по разделу.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИК ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСОВ ОБОРУДОВАНИЯ КОНФИДЕНЦИАЛЬНЫХ КОРПОРАТИВНЫХ СИСТЕМ ТОННЕЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ.

4.1 Экспериментальные исследования моделей излучающих систем и устройств электромагнитного экранирования.

4.2 Практическая реализация и экспериментальные исследования спроектированного оборудования системы тоннельной радиосвязи на модернизируемом объекте.

4.3 Выводы по разделу.

Наблюдающееся в последние годы бурное развитие средств подвижной радиосвязи, так или иначе, затронуло сети всех категорий, включая сети общего пользования, выделенные и технологические сети, а также сети радиосвязи специального назначения [27, 41]. Сотовые операторы постоянно расширяют зону покрытия, в том числе в местах, обладающих определенной спецификой: метрополитен, транспортные тоннели, торговые центры, сооружения для проведения массовых мероприятий и т.д. Быстро развиваются выделенные и технологические транкинговые корпоративные сети, в том числе на территориях промышленных и специальных комплексов, представляющих собой сильно экранирующие (в том числе, подземные) сооружения производственного, служебного и иного назначения. Применение корпоративных и профессиональных сетей подвижной радиосвязи в таких сооружениях, наряду с решением общих задач обеспечения персонала радиотелефонной связью, позволяет широко использовать каналы подвижной радиосвязи в системах управления процессами, связанными с назначением объекта, и тем самым повысить оперативность управления и эффективность решения соответствующих задач [46, 62, 67, 70]. В качестве примеров можно указать системы производственно-технологической связи на основе оборудования технологии DECT производства немецкой фирмы Funlctel, отечественной ЗАО «Гудвин Европа» (последняя развернута на шахтах АК «АЛРО-СА»), системы технологической связи для Казанского и Московского метрополитенов на основе технологии транкинговой связи TETRA, а также комплекс «ТАЛНАХ», инсталлированный компанией «Информационная индустрия» на ГМК «Норильский никель».

Таким образом, можно констатировать появление сетей и систем тоннельной подвижной радиосвязи, в том числе корпоративных, как относительно самостоятельного направления в области развития подвижной радиосвязи.

Однако, несмотря на имеющийся опыт создания подобных систем, особенно для сетей общего пользования, используемые в настоящее время методики их проектирования являются по большей части полуэмпирическими и обеспечивают решение задачи за счет достаточно больших технологических запасов. Что же касается подходов на основе строгих расчетных моделей, то они не получили широкого практического применения по ряду причин. Прежде всего здесь следует указать весьма значительные вычислительные затраты и невозможность реализовать потенциальные возможности по точности расчетов из-за неопределенности геометрических и электрофизических свойств тоннелей.

В этой связи следует отметить, что при проектировании корпоративных систем тоннельной радиосвязи нередко возникают требования, более жесткие, чем в сетях общего пользования. Сюда прежде всего относится следующее: повышенная устойчивость связи в условиях сильной интерференции поля; конфиденциальность, обеспечиваемая как средствами криптографической защиты (абонентское шифрование), так и средствами электромагнитного экранирования (исключением возможности съема сигнала за пределами объекта); мульти-системность - возможность поддерживать одновременную работу нескольких систем связи на общую излучающую (принимающую) систему; обеспечение оперативного контроля за состоянием (работоспособностью) оборудования и за зоной радиопокрытия в целом; повышенная стойкость к механическим и климатическим воздействиям.

С учетом указанных обстоятельств, настоятельно необходимо развитие методов проектирования систем и оборудования конфиденциальной тоннельной корпоративной радиосвязи, обеспечивающих комплексное решение всех основных задач проектирования на основе современных научно-технических достижений.

Таким образом, в настоящее время существует актуальная научно-техническая проблема совершенствования систем тоннельной радиосвязи, методов и средств их проектирования.

Состояние вопроса в рассматриваемой области характеризуется следующими основными достижениями.

В ходе практической деятельности по проектированию и эксплуатации систем тоннельной радиосвязи сформировались основные тенденции развития, важнейшая из которых состоит в использовании в большинстве случаев существующих стандартов подвижной радиосвязи. Это вполне обосновано, т.к. позволяет использовать доступное, серийно выпускаемое базовое и абонентское оборудование. Кроме того, тоннельная сеть, являясь сегментом корпоративной сети, должна быть совместима с другими ее сегментами, а также - в большинстве случаев - и с сетями общего пользования. Применительно к рассматриваемым здесь задачам проведенный анализ показал, что, с учетом требований к основным категориям корпоративных и государственных экранированных объектов, а также номенклатуры доступного в настоящее время оборудования, предпочтительным вариантом является построение конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи (ККС TP) на основе оборудования стандарта GSM с построением излучающей системы на основе излучающего кабеля (ИК) с включением в него двунаправленных усилителей (активных ретрансляторов), распределенных вдоль всей трассы радиопокрытия.

В самом деле, требования конфиденциальности обусловливают необходимость обеспечения организации закрытых каналов связи «мобильный-мобильный» и «мобильный-стационарный» за пределы объекта, что подразумевает наличие мобильных терминалов со средствами криптозащиты. На рынке присутствует подобное оборудование, например, TopSec GSM S35 на базе модуля TC35i фирмы Siemens; из отечественных разработок (которые по известным причинам представляют интерес) следует указать мобильные терминалы для работы в сетях GSM и DECT производства ФГУП НТЦ «АТЛАС». На рынке также присутствуют отечественные мобильные телефоны с криптозащитой «Талисман SE GSM» и система «Референт Basis», выполненные на основе телефона фирмы Sony Ericsson. Отечественные мобильные терминалы со средствами криптозащиты высокой стойкости для работы в стандарте транкинговой связи TETRA в настоящее время отсутствуют, а стандартные средства криптозащиты системы TETRA легко преодолеваются.

Использование системы DECT для рассматриваемого класса объектов нецелесообразно по следующим причинам: работа на излучающий кабель не может быть организована ввиду малой мощности излучения, оговоренной данным стандартом (10 мВт); система DECT устойчиво функционирует при скорости передвижения мобильного абонента не более 36 км/час, а при переходе из зоны действия одной БС в зону действия другой БС это значение уменьшается до 6 км/час [48]; невозможность работы одним мобильиым терминалом, как в сооружении, так и за его пределами, ввиду отсутствия сплошной зоны покрытия, что, собственно, и не подразумевает данный стандарт (имеющиеся на рынке двухсистемные терминалы не позволяют работать в защищенном режиме).

Все эти недостатки отсутствуют в случае использования оборудования стандарта GSM. Дополнительно к достоинствам решения на основе GSM следует отнести отработанность стандарта и высокую развитость сервисных функций, таких как, например, передача данных (CSD, HCSD, GPRS, EDGE), поддержанная большим количеством производителей промышленных GSM модемов (Wavecom, Siemens, Enfora и проч.), и тональный донабор номера - основа для построения многочисленных GSM шлюзов, присутствующих на рынке, система коротких сообщений и т.д. Данное положение позволяет придать проектируемой системе свойства мультисервисности, организовать оперативный контроль как за зоной радиосвязи, так и за работой оборудования и систем, имеющихся на объекте.

Конечно, стандарт GSM обладает и некоторыми недостатками (сравнительно высокое затухание в ИК, невозможность закрепления каналов связи за приоритетными абонентами, сложность организации элементов диспетчерской связи, которая может быть востребована как элемент технологической радиосвязи объекта, и т.д.), однако не приводят к принципиальным затруднениям и не являются определяющими.

По этим причинам именно стандарт GSM принят в качестве основы в рамках данной работы.

Что касается излучающих систем, то при их построении учитываются следующие обстоятельства.

Подземные экранированные сооружения (горнодобывающие шахты, транспортные тоннели, производственные и специальные сооружения и т.д.) имеют, как правило, сложную конфигурацию (многоэтажпость, наличие помещений и ходов различного размера, лестничных маршей и лифтовых шахт, присутствие крупногабаритного производственного и иного оборудования и т.д.) и являются неблагоприятной средой для распространения радиоволн диапазонов подвижной радиосвязи (ОВЧ и УВЧ) [5, 30, 42, 101]. Ситуация "усугубляется возможностью перемещения в данных сооружениях относительно крупногабаритных подвижных единиц: погрузочно-разгрузочных, транспортных и других аналогичных средств.

Применение традиционных антенно-фидерных устройств (АФУ), с учетом вышеперечисленных особенностей объектов, нередко оказывается недостаточно эффективным, и для организации сплошного покрытия сетью радиосвязи всей площади экранированного объекта наиболее перспективным представляется использование излучающего кабеля [54 - 56, 86].

Впервые результаты теоретических и экспериментальных исследований ИК как линейного тракта системы радиосвязи были опубликованы в 1956 году. Однако только с 1970 года началось активное внедрение систем связи на ИК на многих промышленных объектах, первыми из которых были угольные шахты Шотландии, Бельгии, Франции, железные дороги Японии [60].

Излучающий кабель - это, как правило, коаксиальный радиочастотный кабель, во внешнем проводнике которого имеются отверстия, играющие роль антенн [13]. Благодаря этим отверстиям, электромагнитное поле существует не только внутри, но и снаружи кабеля, вследствие чего он одновременно выполняет функции как передающей линии, транслирующей сигнал от заданного места, так и приемопередающей антенны. Выбирая форму, размеры, порядок следования излучающих отверстий по длине кабеля, можно в широких пределах изменять характеристики самого кабеля, а именно: величину продольного затухания и поперечных потерь на излучение, частотную характеристику и распределение мощности излучения по длине кабеля. Основными производителями и поставщиками ИК на российский рынок являются американская компания ANDREW, немецкая RFS, бельгийская EUPEN, финская NK Cables.

Одной из важнейших задач при обеспечении радиосвязи в тоннельных системах является разработка системы излучения и ретрансляции радиосигнала вдоль тоннеля, роль которой, по указанным выше причинам, выполняет совокупность излучающего кабеля и двунаправленных усилителей (активных ретрансляторов), распределенных вдоль всей трассы радиопокрытия. Роль последних заключается в компенсации потерь в излучающем фидере при имеющихся ограничениях мощности и чувствительности абонентских терминалов [13,26,61,63,64, 77].

Наличие большого количества активных, вообще говоря, нелинейных устройств в приемопередающем тракте базовых станций ККС TP, а также значительное затухание при распространении радиоволн в тоннелях требуют, в дополнение к общеизвестному расчету бюджета радиолинии, принятому для наземных систем подвижной радиосвязи, комплексного анализа всех видов шумов и помех (соканальные и интермодуляционпые помехи, тепловые шумы, индустриальные шумы и радиопомехи) с учетом специфики тоннельной системы радиосвязи.

Вопросам построения телекоммуникационных сетей и систем, обеспечения их эффективного функционирования, высокой надежности в условиях воздействия внешних и внутренних помех, в том числе - систем подвижной радиосвязи, посвящена обширная литература. Здесь следует указать работы

C.Н. Елисеева, В.Г. Карташевского, Д.Д. Кловского, К. Феера и многих других ученых ([32, 34, 43 ,44, 75] и др.). Обоснованные в данных работах методы исследований и отдельные результаты, соответствующим образом адаптированные к особенностям тоннельных систем, вполне применимы к задачам проектирования ККС ТР.

Основой для решения задач обеспечения радиопокрытия (оценки уровня электромагнитного поля в тоннеле) при проектировании ККС TP являются базовые электродинамические задачи. Они позволяют на основе математической модели объекта определить уровни сигналов базовой и абонентских станций в любой точке трассы.

Как уже отмечалось, достаточно широкое распространение в практике проектирования получили полуэмпирические методики, рекомендуемые фирмами-производителями излучающих кабелей, например, ANDREW, RFS, TIMES MICROWAVE SYSTEMS. Данные методики просты в использовании и не требуют значительных объемов вычислений. Однако они зачастую приводят к слишком большим технологическим запасам, что удорожает системы тоннельной радиосвязи.

Теоретическим проблемам анализа и моделирования распространения радиоволн в протяженных сооружениях посвящена обширная литература [14, 19, 51, 54-56, 83, 84, 88, 90, 94-98, 103-111, 113, 114, 121-124, 126-131]. Данная проблема изучалась в трудах В.И. Мущенко, S.O.M. Abo, F.K. Akorli, М. Boutin,

D.G. Dudley и многих других авторов.

Развиваемые в данных работах методы можно разделить на две группы.

Первую группу образуют методы, основанные на квазиоптических представлениях. Наименее ресурсоемким из них является метод зеркальных изображений (ЗИ). Он позволяет адекватно отображать процессы распространения электромагнитных волн в тоннелях прямоугольного сечения при идеальной проводимости стенок. При других формах сечения построение системы ЗИ существенно усложняется, число ЗИ резко возрастает, что сопровождается значительным увеличением вычислительной работы. При этом отсутствие учета потерь в стенках приводит к избыточным технологическим запасам.

К первой группе относятся также методы геометрической или физической оптики, геометрической теории дифракции, а также методы на основе аппарата, разработанного для многомодовых волноведущих структур. Будучи более затратными (по сравнению с методом ЗИ), они и более универсальны с точки зрения многообразия форм сечений тоннелей. Однако в условиях неопределенности геометрических и электрофизических свойств стенок тоннелей это преимущество оказывается невостребованным. Кроме того, известные автору методы данного класса принципиально ориентированы па анализ волновых процессов в структурах при их локальном возбуждении, что не соответствует варианту возбуждения протяженным источником в виде излучающего кабеля.

Другую группу методов образуют методы на основе решения соответствующих электродинамических задач - методы интегральных уравнений, собственных волн (модальный анализ), комбинированный метод векторного параболического уравнения и геометрической оптики, метод конечных элементов и др. Сюда же следует отнести и метод, в рамках которого моделирование процессов отражений от стенок осуществляется на основе известного решения задачи Зоммерфельда. Для всех этих методов характерно то, что оии способны, в принципе, обеспечить достаточно высокую точность при анализе тоннеля как детерминированного объекта. Однако реализация этой потенциальной возможности на практике крайне затруднительна, так как требует очень больших вычислительных затрат, обусловленных большими электрическими размерами тоннеля. Кроме того, в условиях неопределенности электрических и электрофизических свойств стенок тоннелей возможности по обеспечению высокой точности в значительной мере оказываются невостребованными.

В итоге по результатам проведенного обзора наиболее перспективным представляется метод зеркальных изображений (ЗИ), модифицированный в части учета поглощения в стенках тоннеля. При этом, как будет показано, учет поглощения позволяет уменьшить технологические запасы и обеспечивает более быструю (по сравнению с методом ЗИ без учета поглощения) сходимость рядов по ЗИ, что дополнительно сокращает вычислительные затраты. Что же касается отмеченного выше ограничения на форму сечения тоннеля, то в условиях сильной интерференции при неопределенности электрических и электрофизических свойств стенок оно не является существенным, поскольку поле так или иначе приходится рассматривать как случайную величину, т.е. от задачи как можно более точного определения поля в заданных точках переходить к задаче исследования статистических свойств поля в заданном сечении.

В большинстве случаев в тоннелях присутствуют различного рода транспортные средства (автомобили, поезда, лифты и т.д.). Как правило, при учете влияния этих средств на распределение поля их рассматривают как систему проводящих поверхностей. Методам анализа систем проводящих поверхностей посвящена обширная литература [16, 28, 49, 80, 85, 87, 89, 91, 112, 125]. Подавляющее большинство методов основано на интегральных уравнениях относительно поверхностных источников, наведенных на рассеивателях. Все многообразие таких методов можно свести к двум основным группам - методы на основе ИУ первого рода и методы на основе ИУ второго рода. При этом необходимо учитывать, что ИУ второго рода неприменимы для незамкнутых поверхностей. Таким образом, на взгляд автора, наиболее целесообразно в данном случае использовать метод на основе системы ИУ первого рода, имеющих смысл граничных условий для тангенциальных компонент электрического поля [80]. При этом основные трудности здесь возникают при интегрировании особенности в ядре ИУ в случае совпадения точки источника и точки коллокации. Преодоление указанной трудности выполняется различными методами, в частности, на основе использования кусочно-постоянного базиса. Такой подход и был выбран в данной работе.

Как уже отмечалось, картина распределения поля в тоннеле является принципиально статистической, так как образуется в результате многократных переотражений от стен при случайном положении точки наблюдения (мобильной радиостаиции). В этом смысле задачи распространения в тоннеле близки к задачам распространения радиоволн в условиях сложной городской застройки, а также внутри помещений. Здесь также возникает сильная интерференция и используется вероятностный подход. Для обоих классов задач используются похожие методы оценки уровней сигнала (в данном случае представленного величиной напряженности поля) [1-3, 7, 18, 21,31, 53, 74, 92, 93, 97, 102, 116-120].

Измерение значений напряженности поля внутри тоннеля является весьма трудоемкой и нетривиальной задачей [23, 88, 130]. Это связано, во-первых, с сильной интерференцией поля, а во-вторых, с тем, что требуется измерять малые уровни. Второе обеспечивается применением соответствующей метрологической базы, а первое приводит, как будет показано, к необходимости проведения очень большого числа измерений и, как следствие, к чрезвычайно высокой трудоемкости физического эксперимента. Между тем такие измерения весьма желательны прежде всего для целей определения коэффициента затухания радиоволн в тоннеле с последующим их использованием в расчетных моделях. На взгляд автора, этот вопрос является одним из ключевых, и его решение имеет большое значение. В связи с этим в диссертации проведены соответствующие исследования, результатом которых явилось создание весьма эффективной расчетно-экспериментальной методики на основе частотно-пространственного сканирования.

Таким образом, проведенный обзор состояния вопроса в рассматриваемой области показывает наличие практической потребности развития средств проектирования оборудования тоннельной радиосвязи и актуальность решаемых в рамках диссертационного исследования задач.

Цель работы - создание методик и средств проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе выполнена следующая программа исследований:

- разработка электродинамической модели излучающей системы на основе метода зеркальных изображений с учетом потерь в стенках тоннеля посредством коэффициентов Френеля, методики оценивания уровня сигнала;

- исследование вопросов учета шумов и помех различного происхождения; разработка алгоритма проектирования излучающей системы с ретрансляцией с учетом шумов и помех;

- разработка расчетпо-экспериментальной методики определения коэффициента затухания радиоволн в тоннеле на основе частотно-пространственного сканирования;

- разработка методики проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи;

- практическая реализация и экспериментальные исследования оборудования системы тоннельной радиосвязи.

Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка литературы и приложения.

4.3 Выводы по разделу

В настоящем разделе получены следующие результаты.

Выполнены расчетно-экспериментальные исследования моделей (макетов) составных частей комплексов оборудования тоннельной радиосвязи — излучающих систем и устройств электромагнитного экранирования. Исследованы макеты излучающей системы и устройств электромагнитного экранирования. Протестирована методика определения погонного затухания в тоннеле на основе частотно-пространственного сканирования. Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований уровней электромагнитного поля, а также коэффициента передачи экранирующих диафрагм.

Выполнены практическая реализация и экспериментальные исследования спроектированного оборудования системы тоннельной радиосвязи на модернизируемом объекте. Приведены результаты линейных испытаний опытного образца.

Все результаты расчетно-экспериментальных проверок и экспериментальных исследований макетов, а также испытаний практически реализованного (смонтированного на объекте) оборудования тоннельной радиосвязи подтверждают работоспособность и эффективность разработанных в рамках диссертационной работы моделей, методик и алгоритма проектирования.

Результаты настоящего раздела опубликованы в трудах автора [136, 137,

139].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках настоящего диссертационного исследования получены следующие результаты.

Разработана методика оценивания уровня сигнала в тоннеле.

Дана формулировка задачи исследования. Выполнен предварительный анализ ее особенностей и возможных подходов к решению. Обоснована расчетная электродинамическая модель, основанная на методе зеркальных изображений с учетом потерь в стенках тоннеля посредством коэффициентов отражения Френеля, благодаря чему существенно сокращаются объемы вычислений. Обосновано использование известных подходов по статистической обработки случайной величины поля и оцениванию затеняющего эффекта от транспортных средств.

Разработана электродинамическая модель, обеспечивающая моделирование процессов распространения радиоволн в тоннеле с учетом потерь в его стенках на основе использования коэффициентов отражения Френеля. Решены вопросы определения координат зеркальных изображений, их пространственной ориентации и упорядочивания их структуры, вопросы определения числа отражений от вертикальных и горизонтальных стенок тоннеля и сопоставления номерам зеркальных изображений углов падения (необходимых для определения коэффициентов Френеля). Обоснован подход, позволяющий достаточно адекватно отображать процессы поглощения энергии электромагнитного поля в стенках (по результатам расчетно-экспериментальной методики на основе частотно-пространственного сканирования). Получены все необходимые расчетные соотношения.

На основе предложенной электродинамической модели разработана методика оценивания уровня сигнала (поля) в тоннеле. Методика предусматривает реализацию известного подхода, предполагающего статистическую обработку (построение функций распределения и определение искомых значений, обеспечиваемых с различной вероятностью) случайной величины поля, получающейся в результате случайного перемещения точки наблюдения в заданном поперечном сечении тоннеля, и учет затеняющего эффекта от транспортных средств на основе решения соответствующих электродинамических задач дифракции (рассеяния) поля на корпусе транспортного средства методом интегральных уравнений первого рода с поверхностными интегралами.

Выполнена программная реализация разработанной методики. Проведено тестирование разработанных программных средств. Результаты тестирования -положительные; они подтверждают работоспособность и эффективность методики.

Разработан алгоритм проектирования излучающих систем с ретраисля-циией.

Обоснованы общие принципы построения комплексов оборудования и систем конфиденциальной корпоративной тоннельной радиосвязи. Рассмотрены различные варианты схемно-структурного построения комплексов. Определены основные задачи проектирования.

Разработан алгоритм проектирования излучающей системы с ретрансляцией, базирующийся на методике оценивания уровня сигнала в тоннеле (раздел 1) и включающий корректировку расчетных параметров по критерию обеспечения уровней полезных сигналов с учетом помех и шумов различного происхождения, а также окончательную корректировку в ходе инсталляции уже смонтированного оборудования на объекте.

Для обеспечения в рамках алгоритма возможности учета помех и шумов выполнены соответствующие исследования, в ходе которых решены вопросы учета таких факторов как соканальные помехи, тепловые шумы, интермодуляционные искажения, индустриальные шумы и радиопомехи. Получены все необходимые соотношения, позволяющие корректировать расчетные параметры излучающей системы с ретрансляцией по критерию обеспечения требуемого отношения «сигнал / шум».

Разработана методика проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи.

Разработана расчетно-экспериментальная методика определения параметров затухания в тоннеле на основе частотно-пространственного сканирования. Показано, что использование только пространственного сканирования приводит к чрезмерной трудоемкости измерений, не позволяя реализовать такой подход на практике. Обоснована возможность перехода от пространственного сканирования к сканированию в частотной области с полной автоматизацией процессов измерений. В ходе численных экспериментов установлено, что при заметном поглощении в стенках тоннеля только частотного сканирования оказывается недостаточно. В связи с этим разработана и обоснована процедура частотно-пространственного сканирования, которая и является основой методики, позволяющей при минимальной трудоемкости измерений получать достаточно адекватную информацию о параметрах затухания в тоннеле.

Дана классификация и проведен предварительный качественный анализ каналов утечки информации за пределы объекта; сформулированы исходные данные и требования конфиденциальности.

Обоснована необходимость использования дополнительных устройств электромагнитного экранирования и предложена процедура их разработки, включающая априорное измерение уровней поля за пределами объекта (контролируемой зоны объекта), сопоставление измеренного уровня с максимально допустимым, определение требований к коэффициенту ослабления экранирующей сетчатой диафрагмы, реализацию диафрагмы (диафрагм) с требуемым коэффициентом ослабления и апостериорный инструментальный контроль.

На основе проведенных исследований разработана методика проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи, включающая расчетно-экспериментальное оценивание параметров затухания в тоннеле, проектирование излучающих систем с ретрансляцией с учетом шумов и помех, решение вопросов обеспечения конфиденциальности.

Выполнены экспериментальные исследования и практическая реализация методик проектирования комплексов оборудования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной радиосвязи.

Выполнены расчетно-экспериментальные исследования моделей (макетов) составных частей комплексов оборудования тоннельной радиосвязи - излучающих систем и устройств электромагнитного экранирования. Исследованы макеты излучающей системы и устройств электромагнитного экранирования. Протестирована методика определения погонного затухания в тоннеле на основе частотно-пространственного сканирования. Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований уровней поля, а также коэффициента передачи экранирующих диафрагм.

Выполнены практическая реализация и экспериментальные исследования спроектированного оборудования системы тоннельной радиосвязи на модернизируемом объекте. Приведены результаты линейных испытаний опытного образца.

Все результаты расчетно-экспериментальных проверок и экспериментальных исследований макетов, а также испытаний практически реализованного (смонтированного на объекте) оборудования тоннельной радиосвязи подтверждают работоспособность и эффективность разработанных в рамках диссертационной работы моделей, методик и алгоритма проектирования.

Научные и прикладные результаты диссертационных исследований внедрены при проведении работ по созданию оборудования специальной радиосвязи в интересах Спецсвязи ФСО России. Внедрение результатов работы и достигнутый эффект подтверждены соответствующим актом, приведенным в Приложении.

Результаты, полученные в рамках диссертационного исследования, опубликованы в трудах автора [132-143].

1. Авдеев В.Б., Авдеева Д.В., Катруша А.Н., Макаров Г.В. Экспериментальные исследования особенностей распространения ОВЧ-СВЧ радиоволн внутри здания // Изв. вузов. Радиоэлектрон. 2004. - Т. 47. - № 3 - 4. - С. 70 -76.

2. Авдеев В.Б., Бердышев А.В., Катруша А.П., Панычев С.Н. Трех-компонентная модель распространения радиоволн внутри здания гостиничного типа // Распространение радиоволн. 2005. - Т. 1. - С. 306 - 309.

3. Авдеев В.Б., Катруша А.Н. Применение движущихся антенн для повышения эффективности радиоподавления мобильной УКВ-связи в здании // Радиотехника. 2006. - № 9.

4. Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г. Пассивные ретрансляторы для радиорелейных линий. М.: Связь, 1973. - 208 с.

5. Альперт Я.Л., Гинзбург В.Л., Фейнберг Е.Л. Распространение радиоволн. — М.: Гос. изд-во технико-теоретической лит., 1953. 884 с.

6. Антенно-фидерные устройства: технологическое оборудование и экологическая безопасность / Л.С. Казанский, А.Д. Красильников, Ю.И. Коль-чугин, М.А. Минкин, Н.А. Носов, В.А. Романов, С.П. Шаров, Л.Т. Чайчук,

7. B.В. Юдин. М.: Радио и связь, 1998. - 221 с.

8. Белов И.В., Тишкин В.Ф. Высокочастотные электромагнитные поля внутри помещений // Математическое моделирование. — 1999. Т. 11. - № 11.1. C. 24-38.

9. Бузов, А.Л. Антенно-фидерные устройства базовых станций подвижной связи: Экологическая безопасность / А.Л. Бузов и др. // Мобильные системы. 1998. - № 2. - С. 16-20.

10. Бузов А.Л., Быховский М.А. и др. Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость радиосистем. — М.: Экотрендз, 2006.-374 с.

11. Бузов, A.JI. Излучающие кабели RADIAX и вопросы их применения / А.Л. Бузов и др. // Вестник СОНИИР. 2002. - №1. - С. 19-23.

12. Бузов А.Л., Кольчугин Ю.И., Никифоров А.Н., Романов В.А. Об особенности аттестации «безэховых» камер // Метрология и измерительная техника в связи. 1998. - №3. - С. 26.

13. Бузов А.Л., Кольчугин Ю.И., Носов Н.А., Павлов А.В. Измерение параметров антенн в «безэховой» камере // Метрология и измерительная техника в связи. 1998. - № 4. - С. 12 - 13.

14. Бузов АЛ., Красильников А.Д., Минкин М.А. и др. Излучающие кабели RADIAX и вопросы их применения // Вестник СОНИИР. 2002. - № 1. -С. 19-23.

15. Бузова М.А. Интегрирование функций, имеющих точки разрыва второго рода, при решении задач рассеяния методом интегрального уравнения с точным ядром // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот. -2003. № 1. - С.20-23.

16. Бузова М.А. Системы уравнений Фредгольма второго рода для задачи анализа поверхностных рассеивателей // Вестник СОНИИР. 2005 -№3(9).-С. 32-37.

17. Вай Кайчэнь. Теория и проектирование широкополосных согласующих цепей. М.: Связь, 1978. - 288 с.

18. Василенко Г.О., Иванов М.А. Обзор методов расчета характеристик радиополя в условиях городской застройки // Сб. науч. тр. учеб. заведений связи. С.-Петербург, гос. ун-т телекоммуникаций. 2000. - № 166. - С. 91 - 98, 173 - 174.

19. Васильев Е.Н. Алгоритмизация задач дифракции на основе интегральных уравнений. — В кн.: Сб. научно-методических статей по прикладной электродинамике. — М.: Высш. шк. 1977. - Вып. 1. - С. 94 - 128.

20. Вентцель Е.С. Теория вероятностей М.: Наука, 1964. - 573с.

21. Власов С.Ю. Моделирование амплитудно-фазового распределения электромагнитного поля в помещении при сильных переотражениях // Цифровые радиоэлектронные системы. 1999. - № 3. - С. 83 - 88.

22. Вычислительные методы в электродинамике: Под ред. Р. Митры. Пер. с англ. / Под. ред. Э.Л. Бурштейна. М.: Мир, 1977. - 487 с.

23. ГОСТ Р 51070-97. Измерители напряженности электрического и магнитного полей. Общие технические требования и методы испытаний.

24. Гречихин А., Проскуряков Д. Антенный эффект фидера // Радио. -2000.-№12- 2001. -№1 -2001.- №3.

25. Григорьев А.Д. Электродинамика и техника СВЧ. М.: Высшая школа, 1990-335.

26. Гроднев И.И., Фролов П.А. Коаксиальные кабели связи. М.: Радио и связь, 1983.-296 с.

27. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. М.: Технологии электронных коммуникаций, 1996. - 239 с.

28. Давыдов А.Г., Захаров Е.В., Пименов Ю.В. Метод численного решения задач дифракции электромагнитных волн на незамкнутых поверхностях произвольной формы // ДАН СССР. 1984. - Т. 276. - № 1. - С. 96 - 100.

29. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. 3-е, перераб. - М.: Наука, 1967. - 368 с.

30. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М.: Связь, 1972.336 с.

31. Дымов А.В., Козлов Р.Ю. Анализ особенностей распространения радиоволн в городских условиях с учетом рельефа трассы // Современные проблемы радиоэлектроники. 2004. - С. 207 - 209.

32. Елисеев С.Н. Беспроводные сети передачи данных М.: «Сайнс-пресс», - 2008. - 136 с.

33. Елисеев С.Н. Тенденции развития транкинговых систем сухопутной подвижной связи / С.Н. Елисеев, А.Б. Николаев // Вестник СОНИИР. 2003. -№2 (4). - С.56-61.

34. Елисеев С.Н., Николаев А.Б. Тенденции развития транкинговых систем сухопутной подвижной связи // Вестник СОНИИ. 2003. №2(4). С. 5661.

35. Закон Российской федерации от 21 июля 1993 г. № 5485-1 «О государственной тайне» / с изм. от 06.10.1997 г., 30.06.2003 г., 11.11.2003 г.

36. Захаров Е.В., Пименов Ю.В. Численный анализ дифракции радиоволн. М.: Радио и связь, 1982. - 264 с.

37. Защита информации. Неправомерный доступ. Организационно-технические меры Электронный документ. Режим доступа: http://sesia5.ru/blok/10/a52.htm. - 30.09.2008.

38. Зенкин Д. Организационные меры защиты конфиденциальной информации Электронный документ. / Д. Зенкин. — Режим доступа: http://www.cnews.ru/reviews/free/insiders2006/articles/organizational.shtml. 30.09.2008.

39. Калинин А.И., Черенкова E.JI. Распространение радиоволн и работа радиолиний. -М.: Связь, 1971.- 440 с.

40. Карташевский, В.Г. Сети подвижной связи / В.Г. Карташевский, С.Н. Семенов, Т.В. Фирстова. М.: Эко-Трендз, 2001. - 299 с.

41. Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам; 2-е изд. М.: «Радио и связь», 1982 - 304 с.

42. Курганов А.Н., Павлюк А.П. Характеристики линейности измерительных приемников. Труды НИИР, 2003 - 10с.

43. Кузнецов С., Ценин А. Опыт практической реализации TETRA — системы радиосвязи в метрополитене г. Казани // Connect! Мир связи. 2006. -№ 6.

44. Куммер В.Х., Джиллеспи Э.С. Антенные измерения 1978 // ТИИ-ЭР. - 1978. - Т. 66. - № 4. - С. 143 - 173.

45. Мартынов В.И. Беспроводная связь под землей: микросотовые системы или излучающий кабель // Горная промышленность. 2006. - № 5.

46. Медведик М.Ю., Смирнов Ю.Г., Соболев С.И. Параллельный алгоритм расчета поверхностных токов в электромагнитной задаче дифракции на экране // Вычислительные методы и программирование. 2005. - Т. 6 - С. 99 -108.

47. Методы измерения характеристик аптепп СВЧ. Под ред. Цейтлина Н. М. "Радио и связь", М., 1985. 368 с.

48. Миттра Р., Ли С. Аналитические методы теории волноводов / Пер. с англ.; Под ред. Г.В. Вознесенского. М.: Мир, 1974. - 328 с.

49. Монкевич А. Алла Опариенко: Если качество одно из основных преимуществ сети velcom, значит half rate мы использовать не должны! Электронный документ. - Режим доступа: //www.vibra.ws/?id=articles&loc=mobilereport/oparienko.php. - 14.02.2007

50. Морозов В.П. Методика учета статистического влияния рельефа местности на распространение радиоволи для мобильных радиоэлектронных средств // Синтез, передача и прием сигналов упр. и связи. 2002. - № 8. - С. 130- 135.

51. Мущенко В.И. Анализ поля излучающей структуры в тоннеле с неидеально проводящими стенками на основе метода зеркальных изображений // Радиотехника (журнал в журнале). 2001. - № 11. - С. 74-76.

52. Мущенко В.И. Методика анализа протяженных излучающих структур типа «излучающий кабель» в присутствии полупроводящих стенок // Радиотехника (журнал в журнале). 2001. - № 9. - С. 106- 108.

53. Мущенко В.И. Электродинамическое моделирование излучающих структур, расположенных внутри экранированных сооружений // Вестник СО-НИИР. 2002. - № 1,-С. 71 -75.

54. Мущенко В.И. Проектирование ретрансляторов типа «излучающий кабель» // Вестник СОНИИР. 2002. - №2. - С.68-73.

55. Неганов В.А., Павловская Э.А., Яровой Г.П. Излучение и дифракция электромагнитных волн / Под ред. В.А. Неганова М.: Радио и связь, 2004. - 264 с.

56. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1989. - 544 с.

57. Павлов А.А., Дорезюк Н.И. Кабель для сети «средней пушистости» // Connect! Мир связи. 1996. - № 9.

58. Павлов А.А., Дорезюк Н.И., Серегин И.А. Излучающий кабель Электронный документ. Режим доступа: http://www.hamradio.briz.ru/knowledge/izluch.pdf - 10.01.1998

59. Парфенюк К. Сотовая связь в метро. Перегон за перегоном // Mobi. -2005. -№ 1.-С. 74-77.

60. Патент 2 071 222 РФ, МПК6 Н 01 Q 13/22. Излучающий кабель / Ка-наев К.А., Карпитский А.С., Попов О.В., Чернолес В.П. (РФ). Заявл. 28.01.1994; Опубл. 27.12.1996. 10 е.: ил.

61. Патент 2 265 923 РФ, МПК7 Н 01 Р 3/06. Излучающий кабель / М.Д. Букатов, А.А. Гальченков, К.В. Гришин, М.С. Назаров, O.K. Ружин (РФ). Заявл. 24.02.2005; Опубл. 10.12.2005. 10 е.: ил.

62. Патент 2 012 109 РФ, МПК7 Н 01 Q 15/00. Пассивный ретранслятор / Прытков В.И., Норенко Р.С. (РФ). Заявл. 01.04.1991; Опубл. 30.04.1994. 8 е.: ил.

63. Пиоитковская А.Ф. и др. Метрология в технике радиосвязи / Под ред. А.Ф. Пионтковской. М.: Радио и связь, 1983. — 184 с.

64. Попов В.И. Основы сотовой связи стандарта GSM. М.: «Экот-рендз», 2005. - 296 с.

65. Программа и методика технических испытаний системы сотовой радиотелефонной связи стандарта GSM при приемке и вводе в эксплуатацию законченного строительством объекта связи // РД 45.151-2000 М.: Институт сотовой связи - 2000.

66. Радиоприемные устройства.- под редакцией Жукова А.П. М.: Высшая школа, 1989. - 342 с.

67. Радиосвязь на Московском метрополитене: проект компании «Юст-телеком» // Connect! Мир связи. 2006. - № 10.

68. Федеральный закон от 7 июля 2003 г. № 125-ФЗ «О связи».

69. Федоров С.А., Барабашов Е.Б., Дроган Ю.В. Расчет и экспериментальное исследование уровня радиосигнала в городских условиях // Распространение радиоволн. 2005. - Т. 1. - С. 389 - 392.

70. Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и рас-ширния спектра: Пер. с англ. / Под ред. В.И. Журавлева. М.: Радио и связь, 2000. - 520 с.

71. Фельдштейн A.JL, Явич JI.P. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. М.: Связь, 1971. - 388 с.

72. Фидер Э. Триаксиальный излучающий кабель позволяет улучшить связь в подземных тоннелях и метро // http://www.timesmicrowave.com/russian/2trixrudone.pdf.

73. Фрадин А.З., Рыжков Е.В. Измерение параметров антенно-фидерных устройств. — М.: Связьиздат, 1962. 316 с.

74. Цлаф Л.Я. Вариационное исчисление и интегральные уравнения. -М.: Наука, 1966.- 176 с.

75. Электродинамические методы анализа проволочных антенн / А.Л. Бузов, Ю.М. Сподобаев, Д.В. Филиппов, В.В. Юдин; Под ред. В.В. Юдина. -М.: Радио и связь, 2000. 153 с.

76. Экспресс-оценка электромагнитной обстановки с помощью номограмм / И.Б. Ушаков, С.Н. Борисов, Р.Г. Габдрахманов и др. М.: ВЦ РАН, 1998.-68 с.

77. Abo S.O.M. Propagation of electromagnetic waves in a rectangular tunnel // Appl. Math, and Comput. 2003. - V. 136. - № 2 - 3. - P. 405 - 413.

78. Alcorli F.K., Costa E. An efficient solution of an integral equation applicable to simulation of propagation along irregular terrain // IEEE Trans, on Ant. and

79. Prop.-2001.-V. 49.-№7.-P. 1033 1036. /

80. Alvarez Y., Las-Heras F., Pino M.R. Reconstruction of equivalent currents distribution over arbitrary three-dimensional surfaces based on integral equation algorithms // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2007. - V. 55. - № 12. - P. 3460 -3468.

81. Andrew Corporation Catalog 38: System planning. Product specifications. Services. - © Andrew Corp., 2000. - 753 p.

82. Andriulli F.P., Michielssen E. A regularized combined field integral equation for scattering from 2-D perfect electrically conducting objects // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2007. - V. 55. - № 9. - P. 2522 - 2529.

83. Boutin M., Benzakour A., Despins C.L., Affes S. Radio wave characterization and modeling in underground mine tunnels // IEEE Trans, on Ant. and Prop. -2008. V. 56. - № 2. - P. 540 - 549.

84. Braaten B.D., Nelson R.M., Mohammed M.A. Electric field integral equations for electromagnetic scattering problems with electrically small and electrically large regions // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2008. - V. 56. -№ 1. - P. 142 - 150.

85. Chen S.-H., Jeng S.-K. SBR image approach for radio wave propagation in tunnels with and without traffic // IEEE Trans. Veh. Technol. 1996. — 45. - P. 570 -578.

86. Colliander A., Yla-Oijala P. Electromagnetic scattering from rough surface using single integral equation and adaptive integral method // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2007. - V. 55. - № 12. - P. 3639 - 3646.

87. Dabin J.A., Haimovich A.M., Grebel H. A statistical ultra-wideband indoor channel model and the effects of antenna directivity on path loss and multipath propagation // IEEE J. Select. Areas Commun. V. 24. - № 4. - P. 752 - 758.

88. De Jong Y. L. C, ITerben M. И. A. J., Wagen J.-F., Mawira A. Transmission of UHF radiowaves through buildings in urban microcell environments // Electron. Lett. 1999. - V. 35. - № 9. - P. 743 - 744.

89. Delogne P. Electromagnetic propagation in tunnels // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 1991. - V. 39. - № 3. - P. 401 - 406.

90. Didascalou D., Maurer J., Wiesbeck W. Subway tunnel guided electromagnetic wave propagation at mobile communication frequencies // IEEE Trans, on Ant. and Prop.-2001.-V. 49.-№ 11.-P. 1590- 1596.

91. Didascalou D., Schafer T.M., Weinmann F., Wiesbeck W. Ray density normalization for ray-optical wave propagation modeling in arbitrary shaped tunnels // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2000. - V. 48. - № 9. - P. 1316 - 1325.

92. Dudley D.G. Wireless propagation in circular tunnels // IEEE Trans. Ant. and Prop. 2005. - V. 53. - № 1. - P. 435 - 441.

93. Emsilie A.G., Lagace R.L., Strong P.F. Theory of the propagation of UHF radio waves in coal mine tunnels // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 1975. -AP-23. -№ 2. - P. 192-205.

94. ETSI TS 300 609-1, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Base Station System (BSS) equipment specification; Part 1: Radio aspects (GSM 11.21 version 4.14.1)

95. ETSI TS 100 577, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Radio transmission and reception(GSM 05.05, version 4.20.1, Release 1998).

96. Fock V.A. Electromagnetic diffraction and propagation problems. Oxford, U.K.: Pergamon, 1965. - V. 1, Int. Ser. monographs electromagn. waves.

97. Gibson T.B., Jenn D.C. Prediction and measurement of wall insertion loss // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 1999. - V. 47. - № 1. - P. 55 - 57.

98. Holloway C.L., Hill D.A., Dalke R.A., Hufford G.A. Radio wave propagation characteristics in lossy circular waveguides such as tunnels, mine shafts, and boreholes // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2000. - V. 48. - № 9. - P. 1354 - 1365.

99. Hwang Y., Zhang Y.P., Kouyoumjian R.G. Ray-optical prediction of radio-wave propagation characteristics in tunnel environments // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 1998. - V. 47. - № 9. - P. 1328 - 1336.

100. Lamminmaki J.S., Lempiainen J.J.A. Radio propagation characteristics in curved tunnels // IEEE Proc. Microw.: Antennas Propagat. 1998. - V. 145. - № 4. - P. 327-331.

101. Lienard M., Degauque P. Propagation in wide tunnels at 2 GHz: A statistical analysis // IEEE Trans. Veh. Technol. 1998. - V. 47. - P. 1322 - 1328.

102. Lienard M., Degauque P. Ray density normalization for ray-optical wave propagation modeling in arbitrarily shaped tunnels // IEEE Trans, on Ant. and Prop. -2000.-V. 48.-№9.-P. 1316 1325.

103. Lienard M., Degauque P. Natural wave propagation in mine environments // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2000. - V. 48. - № 9. - P. 1326 - 1339.

104. Mahmoud S.F., Wait J.R. Geometrical optical approach for electromagnetic wave propagation in rectangular mine tunnels // Radio Science. 1974. - V. 9. -№ 12.-P. 1147- 1158.

105. Mariage P., Lienard M., Degauque P. Theoretical and experimental approach of the propagation of high frequency waves in road tunnels // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 1994. - V. 42. - № 1. - P. 75 - 81.

106. Nilsson M., Slettenmark J., Beckman C. Wave propagation in curved road tunnels // IEEE Antennas Propag. Soc. Int. Symp. 1998. - V. 4. - P. 1876- 1879.

107. Oijala P.Y., Taskinen M. Calculation of CFIE impedance matrix elements with RWG and n xRWG functions // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2003. -V. 51.-№ 8.-P. 1837- 1846.

108. Pallares F.M. Analysis of path loss and delay spread at 900 MHz and 2.1 GHz while entering tunnels // IEEE Trans. Veh. Technol. V. 50. - № 3. - P. 767 - 776.

109. Popov A.V., Zhu N.Y. Modeling radio wave propagation in tunnels with a vectorial parabolic equation // IEEE Trans. Ant. and Prop. 2000. - V. 48. - № 9. -P. 1403 - 1412.

110. RFS Product Infrastructure Solution Edition 4, WIRELESS INDOOR SOLUTION pages 378-488 Электронный документ. Режим доступа: http://www2.rfsworld.com/RFS Edition4/RFS wins.htm

111. Richalot E., Bonilla M., Wong M.-P., Fouad-Hanna V., Baudrand H. Electromagnetic propagation into reinforced-concrete walls // IEEE Trans, on Microwave Theory and Tech. 2000. - V. 48. - № 3. - P. 357 - 366.

112. Savov S.V., Whitteker J.H., Vasilev R. Attenuation of waves behind a building // IEE Proc. Microwaves, Ant. and Prop. 1999. - V. 146. - № 2. - P. 145 - 149.

113. Seidl S.Y., Rappaport T.S. Site-specific propagation prediction for wireless in-building personal communication system design // IEEE Trans. Veh. Technol. 1994.-№43.-P. 879-891.

114. Suzuki H., Mohan A.S. Ray tube tracking method for predicting indoor channel characteristics map // Electron. Lett. 1997. - V. 33. - № 17. - P. 1495 -1496.

115. Taibi L. Effect of frequency carrier on indoor propagation channel // Electron. Lett.-2000.-V. 36,-№ 15.-P. 1309- 1310.

116. Wang T.-S., Yang C.-F. Simulations and measurements of wave propagations in curved road tunnels for signals from GSM base stations // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2006. - V. 54. - № 9. - P. 2577 - 2584.

117. Wang Y., Safavi-Naeini S., Chaudhuri S.K. A hybrid technique based on combining ray tracing and FDTD methods for site-specific modeling of indoor radio wave propagation // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2000. - V. 48. - № 5. - P. 743 -754.

118. Xia H.H. Radio propagation characteristics for line-of-sight microcellu-lar and personal communications // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 1993. - V. 41. -№ 10.-P. 1439- 1447.

119. Ю14. Yamaguchi Y., Abe T, Sekiguchi Т., Chiba J. Attenuation constants of UHF radio waves in arched tunnels // IEEE Trans, on Microwave Theory and Tech. 1985.-V. 33.-№ 8.-P. 714-718.

120. Zaporozhets A.A., Levy M.F. Current marching technique for electromagnetic scattering computations // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 1999. - V. 47. -№6.-P. 1016- 1024.

121. Zhang Y.P. Novel model for propagation loss prediction in tunnels // IEEE Trans. Veh. Technol.-V. 52,-№5.-P. 1308- 1314.

122. Zhang Y.P., Hwang Y. Characterization of UHF radio propagation channels in tunnel environments for microcellular and personal communications // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 1998. - V. 46. - № 1. - P. 283 - 296.

123. Zhang Y.P., Hwang Y., Kouyoumjian R.G. Ray-optical prediction of radio-wave propagation characteristics in tunnel environment Part I: Theory // IEEE Trans, on Ant. and Prop. - 1998. - V. 46.-№9.-P. 1328- 1336.

124. Zhang Y.P., Hwang Y., Kouyoumjian R.G. Ray-optical prediction of radio-wave propagation characteristics in tunnel environment — Part II: Analysis and measurements // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 1998. - V. 46. - № 9. - P. 1337-1345.

125. Zhang Y.P., Jiang Z.R., Ng T.S., Sheng J.H. Measurements of the propagation of UHF radio waves on an underground railway train // IEEE Trails. Veh. Technol. 2000. - V. 49. - № 4. - P. 1342 - 1347.

126. Zhang Y.P., Zheng G.X., Sheng J.H. Radio propagation at 900 MHz in underground coal mines // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2001. - V. 49. - № 5. -P. 757-762.

127. Бакеев В.Б., Елисеев С.II. Априорная оценка необходимого количества измерений в рамках экспериментальной проверки результатов расчетов уровней поля в корпоративных системах тоннельной подвижной радиосвязи // Вестник СОНИИР.- 2008. -№1 (19).-С. 11 -14.

128. Бакеев В.Б., Кольчугин Ю.И. Экспериментальные исследования корпоративной системы тоннельной подвижной радиосвязи на объекте установки // Вестник СОНИИР. 2007. - №4 (18). - С. 14-18.

129. Бакеев В.Б. Критерий выбора варианта построения излучающей структуры в составе корпоративной системы тоннельной подвижной радиосвязи // Радиотехника -2008. №4 (журнал в журнале) - С.66-70.

130. Бакеев В.Б Методика определения параметров затухания радиоволн в тоннеле // Вестник СОНИИР. 2008. - № 4(22). - С. 15-21.

131. Бакеев В.Б. Обеспечение зоны радиопокрытия и управление ретрансляционными пунктами в корпоративной системе тоннельной подвижной радиосвязи // Антенны. 2007. - № 10 (125). - С. 56.

132. Бакеев В.Б. Оптимизация коэффициентов усиления ретрансляторов в составе излучающей структуры корпоративной системы тоннельной подвижной радиосвязи по соотношению сигнал/шум // Вестник СОНИИР. 2008. - №3 (21). - С.9 -14.

133. Бакеев, В.Б. Практическая реализация оценивания коэффициента затухания радиоволн в тоннеле на основе методики частотно-пространственного сканирования / В.Б. Бакеев, О.Б. Гончарук // Вестник СОНИИР. 2009. - №1 (23). - С.17 - 21.

134. Бакеев В.Б. Проблемы проектирования конфиденциальных корпоративных систем тоннельной подвижной радиосвязи // Вестник СОНИИР. — 2007. №2 (16).-С.31-36.

135. Бакеев В.Б. Способы повышения устойчивости тоннельной подвижной радиосвязи // Физика и технические приложения волновых процессов: Тезисы докладов VI Международной научно-технической конференции. Казань, 2007. - С.195.