Размещение базовых станций и сетевых радиоокончаний

2.4.2 Размещение базовых станций и сетевых радиоокончаний

Основная задача в конфигурации системы DECTlink это определение требуемого количества базовых станций для покрытия связью всей зоны обслуживания с хорошим качеством. Для этого необходимо правильно распределить БС и все оборудование системы не должны содержать дыма, газов, паров кислот, относительная влажность должна изменяться в пределах от двадцати до девяноста процентов, температура в помещениях должна быть от ноля до плюс сорока градусов Цельсия. Оборудование не должно быть подвергнуто прямому солнечному свету, располагать его в дали от внешних электромагнитных полей.

Так как БС – небольшие устройства размерами 140х130х50 мм и современным дизайном, то обычно их монтируют на стенах домов и крышах, что ни коим образом не ухудшает общего интерьера. Но так как нам необходимо охватить радиозоной всю территорию поселка Омчак Магаданской области с меньшим количеством БС, целесообразнее устанавливать их на самом высоком месте и в центре обслуживаемой территории. Зоны действия БС должны перекрывать друг друга, при этом известно, что через полы и потолки здания прохождение радиоволн возможно на расстоянии до восьми метров. БС не должны размещаться на наружных стенах здания, потому что в этом случае часть радиозоны будет вне обслуживаемого объекта, и тогда понадобиться увеличение количества БС на самом объекте.

Зона действия системы, называемая еще зоной покрытия, состоит из микросот и создается сетью маломощных базовых станций. Базовые станции так, что образуется сеть радиосот.

Типовой радиус сот внутри здания в зависимости от материалов, из которых выполнены здания, перекрытия, стены внутри здания и конструктивных особенностей помещений составляет 40 - 150 метров по горизонтали плюс один этаж вверх или вниз по вертикали. На открытых территориях радиус сот увеличивается примерно на пять километров.

Сетевые радиоокончания устанавливаются либо непосредственно у абонента, либо вынесены отдельно. Запитываются RNT от сети через отдельный блок питания. В зависимости от типа RNT (однолинейный или многолинейный) существуют различные установки блока RNT на стороне абонента. Однолинейные окончания RNT устанавливаются

непосредственно на абонентском пункте (внутри или снаружи), как правило, рядом с абонентским терминалом. Многолинейные окончания RNT можно установить на лестничной клетке или на крыше многоквартирного дома. От них соединительные линии идут к индивидуальным абонентским терминалам. Антенну блока RNT можно подключить прямо к RNT или рядом вне помещения.

На основании выше сказанного, приступаем к непосредственному размещению БС. В качестве здания на котором будет производиться установка БС используем здание (3 этажа, высота 10 метров) по ул. Школьной, 15. Размещаем комплекты БС на кровле этого дома. Расстояние от АТС до кроссового ящика 20 м. На каждую БС идет по три витых пары (кабель ТПП-50х2х0,4). В будущем будет использоваться волокно. Кроссовый ящик установлен вблизи базовых станций. Схема расположения базовых станций на кровле жилого дома по ул. Школьной показана на рисунке 2.1. Ситуационная схема, показывающая зону обслуживания, представлена на рисунке 2.3. Структурная схема организации сети связи с учетом всех выше изложенных факторов представлена на рисунке 2.2.

В таблице 2.2 представлен перечень выбранного оборудования, которое позволит нормально функционировать всей разрабатываемой системе связи.

Таблица 2.2 – Спецификация выбранного оборудования

В системе управления и коммутации используется система передачи между RBC и RDU. Она может быть линейной системой для волоконно-оптических линий связи или кабельных линий, или любая транспортная система со стандартным интерфейсом G.703, например, радиорелейная система.

3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Безопасность жизнедеятельности и вопросы экологии

3.1.1 Воздействие электромагнитных полей на организм человека

Время от времени в средствах массовой информации поднимается вопрос о вредном воздействии на человека систем сотовой связи, в частности, связанном с последствиями облучения головного мозга при пользовании сотовым радиотелефоном. Однако даже в США, где сотовая связь стала неотъемлемым атрибутом жизнедеятельности человека, пока не установлены какие-либо статистически обоснованные закономерности распространения тех или иных заболеваний среди абонентов систем сотовой связи. Да и в других странах проводимые по данному вопросу исследования не дали каких-либо определенных подтверждений подобным страхам.

Никто не может категорически утверждать, что нет вреда от радиотелефонов, равно как никто не может утверждать, что вред есть. Исследования в этой области ведутся с начала 90-х годов. Все ученые единодушно сходятся на том, что электромагнитное излучение сотовых радиотелефонов, конечно же влияет на ткани головного мозга. Опыты над мышами проведенные в Австралии и Финляндии, показали, что у животных нарушалась ориентация и развивалась опухоль, хотя это и не является строгим доказательством того, что сотовые телефоны вредны и для здоровья людей. Сейчас все больше появляется свидетельств того, что радио и микроволновые излучения видоизменяют основы клеточных биохимических процессов. Это вызывает изменение тканей и функций мозга. Но, как всегда, речь идет не об абсолютном исключении вредного фактора, а лишь о допустимой степени его присутствия.

До 60 % энергии излучения передатчика сотового радиотелефона может поглощаться тканями мозга. И хотя многие исследователи говорят, что уровень излучений сотовых телефонов далек от зоны риска, он все же лежит близко к предельному уровню, рекомендованному международными нормами безопасности. Единицей влияния микроволнового излучения на организм человека является «специфическая норма поглощения» SAR (Specific Absorption Rates), численно равная энергии поглощенного излучения, приходящейся на 1 г (иногда 1 кг) биоткани. Европейские организации рекомендуют для сотовых телефонов предельную норму SAR = 2 мВт/г [7].

При поглощении единицы излучения в течении 20 минут ткани нагреваются на 1⁰С. Этот нагрев адекватно (либо неадекватно) компенсируется обменными процессами организма. В зависимости от электрических свойств ткани и длины волн воздействующего на них излучения коэффициент отражения электромагнитных волн от границ раздела тканей изменяется, уменьшаясь с укорочением волны. Причем практически можно считать, что во всем диапазоне волн, длиннее одного сантиметра от границы воздух – кожа, отражается не менее половины падающей электромагнитной энергии. Та часть энергии, которая проникает в ткани, ослабляется в них вследствие поглощения, достигая разной глубины проникания в зависимости от свойств ткани и длины волны, Глубина проникания уменьшается с уменьшением длины волны. Следовательно, существует опасность нагрева глубоко лежащих тканей и органов без ощущения нагрева, вызывающего тепловое повреждение без болевого ощущения со стороны кожных рецепторов.

Исследования Швейцарского Федерального технологического института г. Цюриха, проведенные с 16 различными моделями сотовых радиотелефонов, показатели пятикратную разницу в их характеристиках SAR. Уровень SAR у самой безопасной модели составил 0,28 мВт/г, у самой опасной – 1,33 мВт/г.

Но, тем не менее, сотовый телефон может быть опасен не только для здоровья, но и для жизни некоторых людей. И причина этой опасности, как оказалось, давно и хорошо известна специалистам в области радиосвязи. Причина эта называется электромагнитной совместимостью радиоэлектронных устройств, а ее суть состоит во взаимных помехах, создаваемых этими устройствами. И это не удивительно, так как радиопередающие устройства современных сотовых телефонов имеют выходную мощность в единицы Ватт, а малые размеры самих радиотелефонов делают возможным их появление там, где раньше это было просто маловероятно, например, в больнице или на борту авиалайнера.

Приведем пример. В современных больницах для проведения сложных операций, наблюдения за состоянием тяжелобольных пациентов или диагностики заболеваний используется большое количество весьма сложного и чувствительного электронного медицинского оборудования. Это высокочувствительное оборудование является особенно уязвимым для радиопомех.

О степени опасности говорит тот факт, что за рубежом выпущено устройство, специально предназначенное для использования в медицинских учреждениях, - обнаружитель работающих сотовых телефонов. Оно обнаруживает работающие поблизости сотовые радиотелефоны и радиостанции, и подает сигнал тревоги, а также воспроизводит специальное звуковое сообщение, предписывающее немедленно прекратить пользование сотовым телефоном. Такими приборами оснащаются, в первую очередь, хирургические, кардиологические и родильные отделения, отделения интенсивной терапии, диагностические и реабилитационные центры, лаборатории.

Сотовые телефоны могут быть опасны для тех людей, которые пользуются электронными кардиостимуляторами и другими приборами, функционирование которых связано с их жизнеобеспечением.

Не меньшую опасность представляют сотовые телефоны и для авиаторов. Нет необходимости объяснять, что может произойти с самолетом при сбое в работе навигационной системы или при внезапном отказе системы автопилотирования из-за работы сотового радиотелефона.

 Санитарно - гигиеническое нормирование электромагнитных полей.

Национальные системы стандартов являются основой для реализации принципов электромагнитной безопасности. Как правило, системы стандартов включают в себя нормативы, ограничивающие уровни электрических полей (ЭП), магнитных полей (МП) и электромагнитных полей (ЭМП) различных частотных диапазонов путем введения предельно допустимых уровней воздействия (ПДУ) для различных условий облучения и различных контингентов.

В России система стандартов по электромагнитной безопасности складывается из Государственных стандартов (ГОСТ) и Санитарных правил и норм (СанПиН). Это взаимосвязанные документы, являющиеся обязательными для исполнения на всей территории России.

Государственные стандарты по нормированию допустимых уровней воздействия ЭМИ входят в группу Системы стандартов безопасности труда – комплекс стандартов, содержащих требования, нормы и правила, направленные на обеспечение безопасности, сохранения здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Они являются наиболее общими документами и содержат:

- требования по видам соответствующих опасных и вредных факторов;

- предельно-допустимые значения параметров и характеристик;

- общие подходы к методам контроля нормируемых параметров и методы защиты работающих.

Санитарные правила и нормы регламентирующие гигиенические требования более подробно и в более конкретных ситуациях облучения, а так же к отдельным видам продукции. По своей структуре включают те же основные пункты, что и Государственные стандарты, однако излагают их более подробно. Как правило, санитарные нормы сопровождайся методическими указаниями по проведению контроля электромагнитной обстановки и проведению защитных мероприятий.

В зависимости от отношения подвергающегося воздействию ЭМП человека к источнику излучения в условиях производства в стандартах России различаются два вида воздействия: профессиональное и непрофессиональное. Для условий профессионального воздействия характерно многообразие режимов генерации и вариантов воздействия. В частности для облучения в ближней зоне обычно характерно сочетание общего и местного облучения. Для непрофессионального и непрофессионального воздействия различны.

В основе усыновления ПДУ лежит принцип пороговости вредного действия ЭМП.

В качестве ПДУ ЭМП принимаются такие значения, которые при ежедневном облучении, в свойственном для данного источника излучения режиме, не вызывают у населения, без ограничения пола и возраста, заболевании или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в период облучения или в отдаленные сроки после его прекращения.

Основной критерий определения уровня воздействия ЭМП как предельно допустимого воздействие не должно вызывать у человека даже временного нарушения гомеостаза (включая репродуктивную функцию), а также напряжения защитных и адаптационно-компенсаторных механизмов ни в ближайшем, ни в отдаленном периоде времени. Это означает, что в качестве ПДУ принимается дробная величина от минимального уровня ЭМП, способного вызвать какую-либо реакцию.

В зависимости от места нахождения человека относительно источника ЭМП, он может подвергаться воздействию электрической или магнитной составляющей поля или их сочетанию, а в случае пребывания в волновой зоне - воздействию сформированной электромагнитной волной. По этому признаку определяется необходимый критерий контроля безопасности.

Количественная оценка электромагнитного излучения с частотой от 60 Гц 300 Гц производится по напряженности электрического и магнитного полей. Количественная оценка облучения электромагнитными полями УВЧ и СВЧ производится по интенсивности излучения, выражаемой в величинах плотности потока мощности.

Плотность потока (ППМ) – это энергия, проходящая за одну секунду через поверхность, перпендикулярной направлению распространению энергии, и выражаемая в микроваттах на 1 см², милливаттах на 1 см² или в ваттах 1 см².

В частности требований ГОСТов и СанПиН по проведению контроля записано, что контроль уровней ЭП осуществляется по значению напряженности ЭП – Е, В/м. Контроль уровней ЭП осуществляется по значению напряженности МП – Н, А/м или значению магнитной индукции – В, Тл. В зоне сформировавшейся волны контроль осуществляется по плотности потока энергии (ППЭ), Вт/м².

В таблицах 3.1 и 3.2 приведены гигиенические нормы на значения ПДУ для населения и производственного персонала соответственно. Причем, величины ПДУ в таблице 3.1 относятся к радиотехническим объектам, работающим в режиме непрерывного излучения (кроме объектов радио- и телевизионного вещания в ОВЧ - диапазоне). Указанные в таблице 3.1 величины ПДУ распространяются на следующие категории:

- территория жилой застройки и мест массового отдыха;

- помещения жилых общественных и производственных зданий (внешнее электромагнитное излучение радиочастот, включая вторичное излучение);

- рабочие места лиц, не достигших 18 лет, и беременных женщин.

Таблица 3.1 - Предельно допустимые уровни электромагнитных полей

Таблица 3.2 -Предельно допустимые уровни напряженности электрического, магнитного полей и плотности потока энергии в диапазоне 0,03-3 ГГц в зависимости от времени их воздействия

В соответствии с таблицей 3.1 ПДУ напряженности поля создаваемой базовой станцией СПР в диапазоне частот 300-3000 MГц соответствует 10 мкВт/см².

Таким образом, к выбору места размещения БС с точки зрения санитарно-гигиенического надзора, не представляется никаких иных требований, кроме соответствия интенсивности электромагнитного излучения значениям предельно-допустимым уровней, установленных действующими Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.2.4/2.1.8.055 - 96 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ) в местах определенных этими Санитарными правилами и нормами».

Методы защиты от электромагнитных излучений.

Излучающими элементами высокочастотных установок являются:

–  элементы схемы генератора, включенные в цепь тока высокой частоты, - катушки колебательных контуров, катушки обратной связи и др.;

–  приборы и провода, включенные в цепь тока высокой частоты и другое.

Основными источниками излучения электромагнитной энергии радиопередающих устройств являются антенные устройства, фидерные линии, генераторы и так далее.

Пространство около антенны или любого другого проводника с переменным током можно условно разделить на ближнюю, промежуточную и дальнюю зоны. Ближняя зона (зона индукции) ненаправленной (изотропной) антенны простирается на расстояние:

,

где l - длина волны.

Для направленной антенны границы ближней зоны по главному максимуму излучения определяются расстоянием:

.(3.2)

где D – максимальный размер антенн.

В ближней зоне электрическое и магнитное поля сдвинуты по фазе на 90⁰. Электромагнитное поле характеризуется напряженностью составляющих его электрического Е и магнитного Н полей, изменяющихся обратно пропорционально, соответственно кубу и квадрату расстояния до проводника-антенны:

, ,(3.3)

где k₁, k₂ – коэффициенты, характеризующие размеры излучателя и свойства среды, в которой распространяется поле;

l – сила тока в проводнике-антенне.

В промежуточной зоне формируется поле излучения (волновое поле), которое существует и распространяется в дальней зоне.

В общем случае для изотропной антенны начало дальней зоны определяется расстоянием:

.(3.4)

Для направленной антенны эта зона в главном максимуме излучения начинается с расстояния:

.(3.5)

Поле в дальней зоне (зоне излучения) может характеризоваться как напряженностью составляющих его электрического и магнитного полей, так и плотностью потока мощности. Плотность потока мощности обратно пропорциональна квадрату расстояния до антенны:

,(3.6)

где Р – средняя по времени мощность излучения антенны;

G – коэффициент усиления направленной антенны.

Следовательно, на расстоянии от источников излучения менее  преобладает зона индукции, а на большем – зона излучения.

Из выражений (3.3) и (3.6) следует, что ослабление интенсивности поля на том или ином рабочем месте можно достигнуть:

–  увеличением расстояния между антенной и рабочим местом;

–  уменьшением мощности излучения генератора, а так же и силы тока в антенне;

–  установкой на пути излучения между антенной и защищаемым рабочим местом

–  отражающей или поглощающей преграды.

«Защита расстоянием» приемлема для персонала, которому нет надобности находиться вблизи источников электромагнитного излучения, а так же в случае дистанционного управления излучающего установкой.

Уменьшение мощности излучения можно достигнуть непосредственным регулированием генератора, заменой мощного генератора менее мощным, если это позволяет технология выполнения работ на излучающей установке, или применением специальных устройств, которые полностью поглощают или в необходимом соотношении уменьшают мощность излучения на выходе в пространство, где работают люди.

Отражающую преграду (экран) можно установить или у самого источника излучения, или у защищаемого рабочего места. Защитное действие экрана, выполненного из хорошо проводящего металла (медь, алюминий, сталь, латунь), обусловливается тем, что экранируемое поле вызывает в экране переменные вихревые токи, создающие в нем вторичное поле, по амплитуде почти равное, а по фазе противоположное экранируемому полю. Вследствие этого результирующее поле, получаемое от сложения этих двух полей, очень быстро убывает, проникая на незначительную глубину в толщу экрана. Сплошной металлический экран толщиной порядка длины волны поля, действующего в материале экрана, практически, непроницаем для поля.

Достаточно густая металлическая сетка обладает почти такими же свойствами.

Поглощающая преграда представляет собой экран, в котором имеется элемент или покрытие из материала, поглощающего радиоволны, вследствие чего отражение от экрана весьма мало. Поглощающая преграда применяется в тех случаях, когда отраженное от экрана излучение может создавать помехи в работе экранируемой установки или направляться на рабочие места.

При неизмененной величине плотности потока мощности защита от вредного воздействия излучений СВЧ и УВЧ, как это следует из гигиенических нормативов, должна осуществляться ограничением времени облучения.