XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Связь – одна из наиболее активно развивающихся отраслей инфраструктуры современного общества. Этому способствует постоянный рост спроса на информацию и услуги связи, а также достижения научно-технического прогресса в области электроники, волоконной оптики и вычислительной техники. В настоящее время большое наиболее стремительно развиваются сети сотовой радиотелефонной связи. Их внедрение позволило решить проблему экономичного использования выделенной полосы радиочастот путем передачи сообщений на одних и тех же частотах и увеличить пропускную способность телекоммуникационных сетей.

Система сотовой связи – это сложная и гибкая техническая система, допускающая большое разнообразие по вариантам конфигурации и набору выполняемых функций. Она может обеспечивать передачу речи и других видов информации, в частности факсимильных сообщений и компьютерных данных. Использование современной технологии позволяет обеспечить абонентам таких сетей высокое качество речевых сообщений, надежность и конфиденциальность связи, миниатюрность радиотелефонов, защиту от несанкционированного доступа в сеть.

Wi-Fi — технология беспроводной локальной сети с устройствами на основе стандартов IEEE 802.11. Под аббревиатурой Wi-Fi (от английского словосочетания Wireless Fidelity, которое можно дословно перевести как «беспроводная точность») в настоящее время развивается целое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам.

Современные технологии позволяют обеспечить абонентам сотовой связи высокое качество речевых сообщений, надежность и конфиденциальность связи, миниатюрность радиотелефонов, защиту от несанкционированного доступа.

Внедрение сетей сотовой радиотелефонной связи позволило решить проблему экономичного использования выделенной полосы радиочастот путем передачи сообщений на одних и тех же частотах и увеличить пропускную способность телекоммуникационных сетей. Свое название они получили в соответствии с сотовым принципом организации связи, согласно которому зона обслуживания делится на ячейки – соты (рисунок 1.1).

 

В России, для сотовых операторов выделено 5 частотных диапазонов: 800 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 2100 МГц и 2600 МГц. В одном частотном диапазоне могут использоваться несколько поколений и стандартов связи. В таблице 1.1 приведены частотные диапазоны и стандарты сотовой связи, применяющиеся в России.

Таблица 1.1

Поколение сети	Частотный диапазон	Название стандарта
2G	900 МГц	GSM 900, EGSM, GSM E900
	1800 МГц	GSM 1800, DCS 1800
3G	900 МГц	UMTS 900
	2100 МГц	UMTS 2100
4G	800 МГц	LTE 800
	1800 МГц	LTE 1800
	2600 МГц	LTE 2600

 

Поколение сотовой связи – это набор функциональных возможностей работы сети, а именно: регистрация абонента, установление вызова, передача информации между мобильным телефоном и базовой станцией по радиоканалу, процедура установления вызова между абонентами, шифрование, роуминг в других сетях, а также набор услуг, предоставляемых абоненту.

Базовая станция (БС) – системный комплекс приемопередающей аппаратуры, осуществляющей централизованное обслуживание группы оконечных абонентских устройств.

Оценка воздействия электромагнитных полей на человека

Природа создала человечеству естественный электромагнитный фон, излучаемый как планетой в целом, так и отдельными ее частями. Однако с развитием цивилизации и благодаря техногенному воздействию влияние электромагнитного поля (ЭМП) усилилось. Человек при помощи радиотехнических и радиоэлектронных приборов создал невидимую для глаз электромагнитную паутину, которая находится вокруг нас. Многочисленные радио и теле передающие станции, линии электропередачи и станции спутниковой связи вызывают электромагнитное загрязнение окружающей среды. Воздействие ЭМП происходит в жилых и административных помещениях, где беспрерывно работает множество источников электромагнитного излучения (ЭМИ). Электробытовые приборы, стены домов и квартир, пронизанные электрическими проводами, а также базовые станции, расположенные в инфраструктуре города распространяют ЭМИ, оказывающее воздействие на организм человека [5].

Законодательство в области обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения основывается на Конституции Российской Федерации и состоит из 52-ФЗ Федерального закона [6], других федеральных законов, а также принимаемых в соответствии с ними иных нормативных правовых актов Российской Федерации, законов и иных нормативных правовых актов субъектов Российской Федерации.

Для размещения передающих радиотехнических объектов (ПРТО) различного назначения, обладающих биологически опасным воздействием на население, необходимо, в соответствии с действующим законодательством, определять санитарно-защитные зоны (СЗЗ) и зоны ограничения (ЗО), создаваемые этими объектами, с учетом норм воздействия ЭМИ на население. Нормы воздействия ЭМИ на население определены СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03 «Гигиенические требования к размещению и эксплуатации передающих радиотехнических объектов» [7], СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах» [8], СанПиН 2.1.2.264510 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях» [9].

Расчет СЗЗ и ЗО производится в соответствии с методическими указаниями: МУК 4.3.1167-02 «Определение плотности потока энергии электромагнитного поля в местах размещения радиосредств работающих в диапазоне частот 300 МГц – 300 ГГц» [10], МУК 4.3.1677-03 «Определение уровней электромагнитного поля, создаваемого излучающими техническими средствами телевидения, ЧМ радиовещания и базовых станций сухопутной подвижной радиосвязи. Методические указания» [11].

Основой метода расчета напряженности электрической составляющей поля ПРТО является интерференционная формула Б. А. Введенского:

(1.1)

где – мощность на выходе антенно-фидерного тракта, Вт;

– коэффициент усиления антенны относительно изотропного излучателя в направлении максимального излучения;

Пафт – коэффициент потерь в антенно-фидерном тракте;

– расстояние от геометрического центра антенны до точки наблюдения (наклонная дальность), м;

(α) – нормированная диаграмма направленности в вертикальной плоскости антенны;

α – угол, образованный направлением на точку наблюдения и плоскостью гори-

зонта, градусы;

(?) – нормированная диаграмма направленности в горизонтальной плоскости антенны;

– азимут, градусы;

ф = 1,15 … 1,3 – множитель ослабления (учитывает влияние отражающих поверхностей в условиях городской застройки).

Пересчет электрической составляющей ЭМП в плотность потока энергии

ППЭ, мкВт/см2, производится по формуле:

(1.2.)

где – напряженность электрического поля, создаваемая источником ЭМП, В/м.

Поверхностная плотность потока энергии ЭМП, создаваемого базовыми

станциями, не должна превышать 10 мкВт/см2.

Для расчета и определения СЗЗ и ЗО от ПРТО может быть использована одна из представленных ниже программ:

- Программный комплекс анализа электромагнитной обстановки (ПК АЭМО) версии 4.0 [12], разработанный Самарским отраслевым научноисследовательским институтом радио; ПК АЭМО рекомендован к использованию Федеральным центром государственного санитарно-эпидемиологического

надзора для расчетов ЭМП вблизи объектов, излучающих в окружающую среду электромагнитную энергию;

- Программный комплекс для подготовки санитарно-эпидемиологического заключения на передающий радиотехнический объект «SANZONE» версии 5.1 [13], разработанный ООО «Центр телекоммуникационных технологий»;

- Программный комплекс для расчета санитарно-защитных зон и зон ограничения передающих радиотехнических объектов «CalcSZZ» версии 20.05.26.

Посредством любого из перечисленных программных комплексов автоматически производится визуализация результатов расчета в виде линий уровней ЭМП, соответствующих значению КБ, равного 1 (единице).

Оценка воздействия ЭМП на персонал, обслуживающий оборудование ПРТО, осуществляется по энергетической экспозиции (ЭЭ).

Энергетическая экспозиция ЭЭППЭ, (мкВт/см2) × ч, в диапазоне частот

300 МГц € ≤ 300 ГГц рассчитывается по формуле:

ЭЭППЭ = ППЭ × ,

(1.3)

где ППЭ – суммарная плотность потока энергии, создаваемая источниками ЭМП, мкВт⁄см2;

– время воздействия ЭМП на персонал, обслуживающий оборудование базовых станций, ч.

Суммарная плотность потока энергии ППЭ, мкВт⁄см2, в диапазоне частот

300 МГц € ≤ 300 ГГц рассчитывается по формуле:

ППЭ = КБ × ППЭПДУ,

(1.4)

где КБ – критерий безопасности на рабочих местах персонала;

 

ППЭПДУ – ПДУ плотности потока энергии для персонала, мкВт⁄см2.

Если ЭЭППЭ превышает ПДУ, имеются ограничения по времени пребывания персонала на рабочем месте или на территориях (участках крыш), на которых уровень ЭМП превышает ПДУ для населения.

Максимальное допустимое время пребывания персонала NAS, ч, на рабочем месте или на территориях (участках крыш), на которых уровень ЭМП превышает ПДУ для населения, для диапазона частот 300 МГц € ≤ 300 ГГц определяется по формуле:

 

(1.5)

где ЭЭППЭ ПДУ – ПДУ воздействия ЭМП на персонал по энергетической экспозиции, (мкВт⁄см2) × ч;

ППЭ – суммарная плотность потока энергии, создаваемая источниками ЭМП, (мкВт⁄см2).

Определение уровней ЭМП проводится с целью прогнозирования и определения состояния электромагнитной обстановки в местах размещения излучающих объектов телевидения, ЧМ вещания и БС сухопутной подвижной радиосвязи.

Целями расчета являются:

- определение расчетных границ ЗО от излучающих антенн ПРТО;

- определение контрольных точек наблюдения для контроля ЭМП;

- определение уровней ЭМП от излучающих антенн в контрольных точках наблюдения.

На основании выполненного расчета описывается размер прогнозируемой ЗО. По результатам расчета делаются выводы о необходимости проведения инженерно-технических мероприятий по нормализации электромагнитной обстановки вокруг ПРТО в части ограничения параметров его работы, а также о необходимости проведения организационных мероприятий на прилегающей территории.

 

Все расчеты ЗО произведены с использованием специализированного программного комплекса анализа электромагнитной обстановки ПК АЭМО версии 4.0, разработанного Самарским отраслевым научноисследовательским институтом радио.Учтены предусмотренные методикой расчета ЗО посредством ПК АЭМО:

- подстилающая поверхность на основе двухлучевой модели распространения радиоволн в предположении, что подстилающая поверхность не влияет на распределение тока в проводниках антенны;

- идеально проводящие поверхности конечных размеров, моделирующие экранирующее, затеняющее и отражающее действие крыш и иных конструкций зданий;

- идеально проводящие посторонние металлоконструкции, внутренняя проводка, расположенные на пути распространения электромагнитной энергии, излучаемой антенной.

Исходными данными для расчета уровней ЭМП служат геометрические параметры антенны в виде набора координат концов проводников, геометрические и электрофизические параметры подстилающей поверхности, технические характеристики радиопередающих средств.

 

Список литературы:

1. ВКР 11.03.02 ПЗ – БО241ОСС (24С)
2. СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03 «Гигиенические требования к размещению и эксплуатации передающих радиотехнических объектов»;
3. Статья «ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ WI-FI ОБОРУДОВАНИЯ НА ОРГАНИЗМ» Зибарев Евгений Владимирович, Афанасьев А.С.;
4. https://ru.wikipedia.org/

Код для цитирования: Скопировать