О разработке и применении методики оптимизации использования частотного спектра при проектировании технологических сетей радиосвязи стандарта LTE-1800 TDD

Актуальность обусловлена одновременно техническими, отраслевыми и регуляторными факторами. Технологическая радиосвязь ‒ базовый элемент обеспечения безопасности и управляемости движением поездов; при этом действующие решения на базе GSM‑R достигают пределов по пропускной способности и функциональности. Дефицит и фрагментация спектра в диапазоне 1800 МГц, а также необходимость его совместного использования с иными радиосетями диктуют потребность в спектрально эффективных методиках планирования и снижении взаимных помех. Существующие практики радиопланирования слабо адаптированы к особенностям железных дорог, что повышает риски недополучения покрытия и невыполнения нормативов по задержкам. Предлагаемая в работе комплексная методика для LTE‑1800 TDD обеспечивает измеримое снижение взаимных помех, расширение зон устойчивой связи, выполнение требований по задержке и рациональное использование радиоспектра. Тем самым тема имеет высокую практическую значимость для проектирования железнодорожных участков и поэтапной миграции к FRMCS/5G. Основная цель исследования состоит в разработке и обосновании комплексной методики проектирования технологических сетей железнодорожной радиосвязи на базе стандарта LTE‑1800 TDD при ограниченном частотном ресурсе и жестких требованиях к надежности и задержкам.

Результаты: достигнуто снижение взаимных помех до 30 %, увеличение радиуса устойчивой связи до 15 % за счет оптимизации антенных систем, гарантировано выполнение требований к задержке сигнала <50 мс для систем управления; показана эффективность адаптивного выбора ширины полосы. Адаптивное многоэтапное планирование LTE‑1800 TDD для технологической радиосвязи на железной дороге обеспечивает измеримое улучшение помехоустойчивости, покрытия и задержек при ограниченном спектре и может служить практическим стандартом проектирования.

Научная новизна: предложена интегрированная методика с адаптивным ветвлением и набором прикладных поправочных коэффициентов для железнодорожной среды, обеспечивающая совместное выполнение требований по задержкам, устойчивости и спектральной эффективности при дефиците частотного ресурса.

Практическая значимость: методика внедрена в реальное проектирование, повышая надежность критических сервисов и эффективность использования спектра.

1. Росляков А. Поколения сетей фиксированной связи F1G-F5G. Часть 1 // Первая Миля 2022. № 8(108). С. 34–40. DOI:10.22184/2070-8963.2022.108.8.34.40. EDN:FHVCQW

2. Росляков А.В. Поколения сетей фиксированной связи F1G-F5G. Часть 2 // Первая Миля. 2023. № 1(109). С. 36–46. DOI:10.22184/2070-8963.2023.109.1.36.46. EDN:ODRGNG

3. Привалов А.А., Болдинов А.М., Привалов А.А. Математическая модель процесса передачи команд управления по радиоканалам автоматизированных систем // Информация и космос. 2023. № 4. С. 71–83. EDN:JQXUQN

4. Петров А.Г., Васильев М.Н. Роль автоматизированных систем управления на железнодорожном транспорте и всей транспортной системе страны // Специальная техника и технологии транспорта. 2023. № 18. С. 7–11. EDN:ISWFZT

5. Шнепс-Шнеппе М.А., Федорова Н.О., Суконников Г.В., Куприяновский В.П. Цифровая железная дорога и переход от сети GSM-R к LTE-R и 5G-R-состоится ли он? // International Journal of Open Information Technologies. 2017. № 1. С. 71–79. EDN:XNRUKL

6. Лобеев Д.П., Билятдинов К.З. Научно-технические предложения по проектированию радиосетей стандарта LTE-1800 TDD // Век качества. 2025. № 2. С. 301–312. EDN:VUBZLJ

7. Юркин Ю.В., Маслова А.А. Расчет зоны покрытия при проектировании сети мобильной связи // Автоматика. Связь. Информатика. 2024. № 8. С. 2–5. DOI:10.62994/AT.2024.8.8.001. EDN:QWVDND

8. Олифер В., Олифер Н. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Юбилейное издание. СПб.: Питер, 2024. 1008 с.

9. Скрынников В.Г. Радиоподсистемы UMTS/LTE. Теория и практика. М.: Издательство «Спорт и Культура – 2000». 2012. 864 с. EDN:QMXKHV

10. Бабков В.Ю., Голант Г.З., Русаков А.В. Системы мобильной связи: термины и определения. М.: Горячая линия – Телеком, 2011. 160 с.

11. Лобеев Д.П., Роенков Д.Н. Особенности организации радиоканала в цифровых сетях технологической железнодорожной радиосвязи стандарта LTE // Научно-техническая конференция Санкт-Петербургского НТО РЭС им. А.С. ПОПОВА, посвященная дню радио. 2024. № 1(79). С. 274–277. EDN:HEWVCO

12. Zhu X., Chen S., Hu H., Su X. TDD-based mobile communication solutions for high-speed railway scenarios // IEEE Wireless Communcations. 2013. Vol. 20. Iss. 6. PP. 22–29. DOI:10.1109/MWC.2013.6704470

13. Тараненко А.Ю., Гриценко А.А., Лобеев Д.П. Оптимизация использования частотного спектра // Автоматика, связь, информатика. 2025. № 1. С. 9–12. DOI:10.62994/AT.2025.1.1.002. EDN:AUZIRU