2.2.10. Требования частотно-временного обеспечения
Существующая практика показывает насущную потребность в получении информации о точном времени, а также высокостабильных частотных эталонов. Это, в частности, относится к синхронизации быстродействующих синхронных линий передачи данных, основанных на принципах синхронной цифровой иерархии (СЦИ) и использующих тактовую сетевую синхронизацию (ТСС).
Актуальной является и синхронизация базовых станций (БС) ССС технологии CDMA, которая обеспечивает поддержку режима "мягкой эстафетной передачи" и связи абонента одновременно с 2-3 БС и подавление взаимных помех между перекрывающимися сотами при обслуживании абонентов (в том числе фиксированных), позволяет автоматически перераспределять нагрузку между соседними сотами, поддерживать нужные соотношения между сигналами в системе, критичными к временным сдвигам, позволяет отличать друг от друга базовые станции, сокращает время поиска пилотной псевдослучайной последовательности (ПСП) абонентской станцией т.д.
В интересах систем сотовой связи (ССС) требуется точная частотная настройка с относительными погрешностями: 
для ССС технологий TDMA, GSM, CDMA, CDMA2000, для ССС следующих поколений UMTS, LTE, Mobile-WIMAX.
для ССС технологий TDMA, GSM, CDMA, CDMA2000, для ССС следующих поколений UMTS, LTE, Mobile-WIMAX. Требования к точности временной синхронизации чаще всего определяют сами производители БС CDMA. При этом типовым является требование обеспечения погрешностей на уровне 7 мкс за 24 ч., что обусловливает использование высокостабильного рубидиевого или специального кварцевого стандарта частоты. Необходимость иметь точное временное обеспечение с помощью СРНС для ССС технологии CDMA по-видимому сохранится и для мобильных систем 3-го поколения. Требования к точности временной синхронизации объектов перспективных мобильных систем связи 0,4...3 мкс. Требование к точности получения системного времени составляет 1 мкс.
Учитывая также предполагаемое использование базовых станций всех сотовых систем для определения места потребителя с точностью (СКП) в диапазоне 50...500 м, получим требование их привязки к шкале точного времени (СРНС ГЛОНАСС и РНС "Чайка") и синхронизации на уровне 50...100 нс.
Существует также целесообразность обеспечения точной синхронизации и устройств, работающих в стандарте DECT.
Временная информация может использоваться и энергетическими компаниями для измерения разности фаз на электростанциях, регистрации событий, последующего анализа ситуаций, для измерения фазы и частоты тока электростанций и т.д.
Еще одним применением времени РНС является синхронизация часов при проведении астрономических наблюдений типа наблюдений на интерферометрах со сверхдлинной базой, использующей пульсары. Соответствующие требования здесь пока находятся в стадии формирования.
В табл. 2.13 приведены обобщенные требования к синхронизации шкал времени объектов и к нестабильности частоты генераторов их часов, а также к условиям их удовлетворения.
Таблица 2.13. Требования к синхронизации шкал времени объектов и к нестабильности частоты
Объекты и задачи | Параметры | |||||
Точность привязки к UTC | Покрытие | Доступность, % | Дискретность | |||
Уровень | Стабильность | Относит. | ||||
| Связь (фиксированная и подвижная), включая системы управления и другие системы поддержки (перспект.) | Десятки нс |  (частота) | До 100 нс, 1 сут. усред. | Нац. | 99,7 | Непрерывно |
| Научное сообщество | нс |  (частота, 30 сут. усред.) | 50 пс, 1 сут. усред. | Глоб. | 99,7 | Непрерывно |
| Банки и финансы | с | - | - | - | Уточ. | Уточ. |
| Синхронизация электроэнергетики | мкс | - | - | Континент | 99,7 | 1 с |
2.2.11. Обобщенные требования основных групп потребителей
Обобщенные требования к радионавигационным системам определены на основании требований воздушных, морских, речных, наземных и космических потребителей с учетом международных требований по обеспечению наиболее массовых потребителей радионавигационной информации - воздушных и морских.
Международные требования к навигационному обеспечению самолето- и кораблевождения определены в документах международных организаций ИКАО и ИМО.
Основные обобщенные требования к радионавигационному обеспечению при местоопределении приведены в таблице 2.14.
Таблица 2.14. Основные обобщенные требования потребителей к навигационному обеспечению
Потребители | Решаемые задачи | Рабочая зона | Погрешность местоопределения (СКП), м | Доступность (эксплуатационная готовность) | Целостность (вероятность или время) |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Воздушные | Полеты по маршруту (трассе) | Глобальная Региональная | 370...9200 | 0,99-0,99999 |  |
| Полеты в зоне аэродрома | Район аэродрома | 370 | 0,99-0,99999 |  | |
| Некатегорированный заход на посадку | Район аэродрома | 8...110 10...4 (H) | 0,99-0,99999 |  | |
| Заход и посадка по категориям ИКАО | Зона средств посадки | 2,0...8,5 0,3...2 (Н) | 0,99-0,99999 |  | |
| Спецзадачи, геодезические и геофизические наблюдения | Локальная | 1...10 | 0,999 | 0,999 | |
Морские | В районах океанского плавания | Глобальная | 50 | 0,998 за 30 сут. | 10 с |
| В районах прибрежного плавания при невысокой интенсивности движения судов | Региональная | 5 | 0,995 за 2 года | 10 с | |
| При плавании в портах, на подходах к ним и в прибрежной зоне с высокой интенсивностью движения судов | Локальная | 5 | 0,998 за 2 года | 10 с | |
| По всему Мировому океану (перспект) | Глобальная | 5 | 0,998-0,9997 | 10 с | |
| При плавании в акваториях портов и выполнении специальных работ (перспективные требования) | Локальная | 0,05...0,5 | 0,998-0,9997 | 10 с | |
Речные | Движение судов по внутренним водным путям:- озера, свободные реки- каналы- расстановка знаков, картография и т.д. | районы озер, рекр-ны каналовр-ны рек, каналов | 2,5...17 1...2,5 0,1...3,5 | 0,995-0,998 0,995-0,998 0,99 | 5с 5с 5с |
| Мониторинг судов | ВВП России | 50 | - | ||
Наземные | Движение наземного транспорта в городах и пригородах. Мониторинг. Вызов машин экстренных служб (скорой помощи, МВД России, МЧС России и др.) | Локальная | 2,5...10 | 0,98...0,99 | 0,98...0,99 |
| Движение при междугородних, региональных и международных перевозках. Мониторинг. Вызов машин экстренных служб (скорой помощи, МВД России, МЧС России и др.) | Региональн., локальная | 10...15 | 0,95 | 0,97 | |
| Решение спец. задач (обеспечение спецпотребителей МВД России и др.) | Локальная | 2,55...15 | 0,99 | 0,99 | |
| Управление движением объектов РЖД, строительными и сельскохозяйственными машинами | Локальная | 0,05...0,5 | 0,9998 | 1 с | |
| Картография и геодезия, землеустройство, путевое хозяйство РЖД | Глобальная, региональн., локальная | 0,02...0,05 0,02...0,05 0,003-0,006 | - | - | |
Космические | КА связи и ретрансляции | 200 | |||
| КА навигационного обеспечения | 3...5 (должны быть снижены) | ||||
| КА геодезического обеспечения, ДЗЗ | 0,33...1 | ||||
| КА системы обнаружения терпящих бедствие объектов | 33 | ||||
| КА геофизического обеспечения, ракеты-носители, разгонные блоки, орбитальные станции | 17...50 |
Обобщенные требования к синхронизации шкал времени объектов и к нестабильности частоты генераторов их часов приведены в табл. 2.13 подраздела 2.2.10.
3. Общая характеристика существующих и разрабатываемых радионавигационных систем
Существующие и разрабатываемые радионавигационные системы по расположению (базированию) средств, формированию радионавигационных полей делятся:
- на космические (спутниковые);
- на наземные (стационарные и мобильные).
Классификация существующих радионавигационных систем приведена на рис. 3.1.
Радиочастотное обеспечение радиоэлектронных средств (РЭС) радионавигационных систем осуществляется в соответствии с международным Регламентом радиосвязи Международного союза электросвязи.
В Российской Федерации регулирование использования радиочастотного спектра осуществляется в соответствии с главой 5 Федерального закона от 7 июля 2003 г. N 126-ФЗ "О связи", при этом, регулирование использования радиочастотного спектра осуществляется межведомственным коллегиальным органом по радиочастотам при федеральном органе исполнительной власти в области связи (Государственная комиссия по радиочастотам), обладающим всей полнотой полномочий в области регулирования радиочастотного спектра.
Распределение радиочастотного спектра осуществляется в соответствии с Таблицей распределения полос частот между радиослужбами Российской Федерации и Планом перспективного использования радиочастотного спектра радиоэлектронными средствами, которые разрабатываются Государственной комиссией по радиочастотам и утверждаются Правительством Российской Федерации.
Распределение частотного спектра для РНС приведено в приложении N 2 к настоящему плану.
3.1. Космические навигационные системы
Созданы и используются потребителями отечественные космические глобальные навигационные системы:
- глобальная навигационная спутниковая система расширенного состава ГЛОНАСС;
- глобальная навигационная спутниковая система "Цикада-М".
Основные характеристики ГНС ГЛОНАСС (с КА "Глонасс-М" и разрабатываемым КА "Глонасс-К") и "Цикада-М" приведены в таблице. 3.1.
Таблица 3.1 Основные характеристики космических систем
Состояние | Назначение | Наименование системы | Общая характеристика | Состав системы | Диапазон рабочих частот, МГц | Площадь рабочей зоны (млн. кв. км) | Точность* (СКП) определения места (м), времени (нс) | Дискретность измерений | Пропускная способность | Доступность | Целостность | |||
Кол. станций, КА | Тип аппаратуры потребителей | |||||||||||||
Воздушных | Морских | Наземных | ||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
Существующие | Навигационные | ГЛОНАСС с КА "Глонасс-М" | Среднеорбитальная квазидальномерная | 24 - 30 | А-737 СН-3301 СН-3700 СНС-2,3 MPK-18 | Шкипер БРИЗ | Репер, ГП30М, ГП29 | 1600 1250 | Глобальная | Плановые координаты, 3,5; высота 3,5; время 7 нс | Непрерывно | Неограниченная | 0.98 | Не определена |
ЦИКАДА-М | Низкоорбитальная доплеровская | 4 | - | Шхуна, АДК-3, Челн -1,2 | - | 400 150 | Глобальная | 80 | 55...220 мин | Неограниченная | 0.98 | Не определена | ||
Разрабатываемые | Навигационные | ГЛОНАСС с КА "Глонасс-К" | Среднеорбитальная квазидальномерная | 24 | А-737 СН-3301 СН-3700 СНС-2,3 MPK-18 | Бриз-КМ | Репер, ГП30М, ГП29 | 1600 1250 1200 | Глобальная | Плановые координаты, 1,4; высота 1,4; время 3 нс | Непрерывно | Неограниченная | - | Не определена |
______________________________
* Под точностью понимается среднеквадратическая погрешность определения пространственных координат потребителя в государственной системе координат и времени в системной шкале ГЛОНАСС за счет "космического сегмента" по сигналам с открытым доступом (без учета ошибок в среде распространения и ошибок приемной аппаратуры) в реальном времени в абсолютном режиме без использования информации от функциональных дополнений
Глобальная навигационная система ГЛОНАСС
Среднеорбитальная спутниковая глобальная навигационная система ГЛОНАСС предназначена для решения задач координатно-временного и навигационного обеспечения в абсолютном режиме для неограниченного количества стационарных и мобильных потребителей непрерывно на всей поверхности Земли и до высот 2000 км, и дискретно - до высот 40000 км.
Состав системы - не менее 24 КА, находящихся в трех орбитальных плоскостях с углом наклонения 64,8°, на высоте 19140 км. На 3.09.2010 года в составе орбитальной группировки системы ГЛОНАСС находилось 26 КА "Глонасс-М". В оперативном использовании находился 21 КА "Глонасс-М". В орбитальном резерве находилось 2 КА.
Способ разделения сигналов, излучаемых различными спутниками системы ГЛОНАСС, частотный. Сигналы спутников идентифицируются по значению номинала их несущей частоты, лежащей в отведенной полосе частот. Предусмотрены две частотные полосы в диапазонах L1 (1,6 ГГц) и L2 (1,25 ГГц). Каждый КА излучает радиосигналы стандартной точности в обоих диапазонах для реализации двухчастотного способа исключения ионосферной погрешности измерения навигационных параметров. Наряду с этим в диапазонах L1 и L2 передаются радиосигналы высокой точности (ВТ), модулированные специальным кодом и не предназначенные для международного использования.
В таблице 3.2 приведены тактико-технические требования к ГНС ГЛОНАСС* (для ОГ из 24 КА "Глонасс-М").
Таблица 3.2. Тактико-технические требования к ГНС ГЛОНАСС
Параметр | Значение |
| Рабочая зона | глобально |
| Доступность при пространственном геометрическом факторе PDOP < 6 на любом 24-часовом интервале в зоне действия системы | не хуже 98% |
| Погрешность определения пространственных координат в абсолютном режиме без использования информации от функциональных дополнений с вероятностью 0,95 на любом суточном интервале времени на этапе штатной эксплуатации системы в пределах всей области обслуживания ГНС ГЛОНАСС при PDOP=2 должна составлять: | |
| по положению | 7 м |
| по скорости | 0,02 м/с |
| по времени | 13,3 нс |
| Расхождение системной шкалы времени КА ГЛОНАСС с национальной шкалой всемирного координированного времени UTC(SU) с вероятностью 0.95 не должно превышать: | 660 нс |
______________________________
* - данные приведены на основе Тактико-технических требований к глобальной навигационной системе ГЛОНАСС, часть 1, общие требования.
Указанные в табл. 3.2 точностные характеристики в виде СКП представляются как 3,5 м; 0,01 м/с и 330 нс соответственно для положения, скорости и времени. Постановлением Правительства Российской Федерации от 20 августа 2001 г. N 587 утверждена Федеральная целевая программа (ФЦП) "Глобальная навигационная система", направленная на развитие ГЛОНАСС. ФЦП "Глобальная навигационная система" с изменениями и дополнениями, утвержденными постановлениями Правительства Российской Федерации N 423 от 14 июля 2006 г. и N 680 от 12 сентября 2008 г., включает 5 подпрограмм:
1. Обеспечение функционирования и развития системы ГЛОНАСС.
2. Разработка, подготовка производства, изготовление навигационного оборудования и аппаратуры для гражданских потребителей.