Pokročilé GPS/GNSS* přijímače se osvědčily i při simulovaném rušení 5G sítě Ligado
Od svého schválení v dubnu 2020 vyvolala 5G síť (5G Public Networks) od společnosti Ligado Networsk kontroverzi a vlnu obav, která se odrazila v Kongresu Spojených států, na ministerstvu obrany a v mnoha komerčních segmentech trhu, které jsou závislé na systému GPS pro vysoce přesné určování polohy a určení přesného času. Federální komise pro komunikace (FCC) si mezitím stála za svým rozhodnutím, že systém Ligado je dostatečně bezpečný, aby přijímače GPS mohly nadále spolehlivě fungovat. Kde je tedy pravda a můžete se spolehnout, že systém GPS bude i nadále poskytovat přesné a spolehlivé služby určování polohy, navigace a času (PNT)?
GPS / GNSS přijímače odolné proti rušení
Ne všechny přijímače GPS / GNSS jsou stejné. Vybrané průmyslové přijímače se sofistikovanou vestavěnou technologií, jako například pokročilé GNSS přijímače od společnosti Septentrio, již prokázaly svou odolnost vůči různým druhům rádiového rušení. Ukázalo se, že takové GPS / GNSS přijímače jsou dostatečně robustní, aby mohly spolehlivě fungovat i v místech silného rušení, jaké například vyvolává 5G síť pracující s technologií od společnosti Ligado. Ale co je vlastně Ligado a proč se týká těch, kteří používají technologii určování polohy GPS/GNSS? Ligado Networks je telekomunikační společnost, která získala právo vysílat signály na frekvenci blízké frekvenci signálů GPS. Obavy spočívají v tom, že signály Ligado mohou „přehlušit“ signály GPS, což nepřipravenému nebo staršímu přijímači GPS velmi ztíží výpočet přesné polohy. To vyplývá ze skutečnosti, že signály GPS jsou vysílány z vesmíru a v době, kdy dosáhnou Země, jsou poměrně slabé. Zatímco Ligado plánuje vytvořit telekomunikační 5G síť vysílající z pozemního zdroje. Přijímač GPS pak stojí před úkolem rozeznat „tiché“ signály GPS od „hlasitých“ signálů ze sítě Ligado.
Obrázek 1: Tento graf spektra rádiových frekvencí ukazuje, že signály Ligado jsou velmi blízké a mnohem silnější než signály GPS.
RF rušení: Jako když mluvíte v přeplněné místnosti
Při provozu systému Ligado můžeme signály GPS přirovnat k šeptající osobě, která se s vámi snaží mluvit na hlasitém koncertě. Hlasité zvuky v okolí ruší tichý šepot vašeho přítele, který se vám snaží něco sdělit. Přijímače GPS, které mají sofistikovaný filtrační systém, dokáží rozeznat „užitečnou“ frekvenci GPS od „šumů“ na okolních frekvencích. Pokročilá technologie zmírňování rušení, jako je Septentrio AIM+, se osvědčila jako průmyslový etalon při zmírňování nejrůznějších rušivých vlivů, od jednoduchých úzkopásmových signálů až po nejsložitější širokopásmové a pulzní rušičky. Níže uvedený graf ukazuje kvalitu, známou také jako odstup signálu od šumu, přijímaného signálu GPS L1 v různých vzdálenostech od zdroje rušení. Během tohoto testu je přijímač Septentrio mosaic-X5 porovnáván s konkurenčním GPS přijímačem. Nedostatek bodů v grafu znamená ztrátu sledování signálu, což přímo ovlivňuje vysoce přesné určování polohy RTK.
Obrázek 2: Kvalita signálu GNSS modulu Septentrio mosaic-X5 ve srovnání s konkurenčním GNSS modulem za přítomnosti RF rušení. Absence bodů naznačujících ztrátu sledování signálu. GNSS přijímač mosaic-X5 stále udržuje sledování a řešení přesné polohy až do vzdálenosti 4 m ke zdroji rušení.
Jak ukazuje graf, technologie AIM+ umožňuje spolehlivý příjem GPS i ve velmi malých vzdálenostech od zdrojů rušení. Přijímač mosaic-X5 může pracovat 25krát blíže ke zdroji rušení nebo rušičce než konkurenční GNSS přijímač.
V dalším testu byla měřena kvalita signálu přijímače při silném rušení na různých frekvencích v okolí frekvenčních pásem Ligado a GPS. Níže uvedený graf ukazuje kvalitu přijímaného signálu modulu mosaic-X5 a konkurenčního GNSS modulu. Podobně jako v předchozím grafu ukazuje nedostatek bodů na ztrátu signálu, která ovlivňuje určování polohy RTK (Real-time kinematic – metoda určení polohy s přesností na úrovni centimetrů).
Obrázek 3: Kvalita přijímaného GNSS signálu (poměr signál/šum) z přijímače mosaic-X5 a konkurenčního modulu GNSS při silném rušení. Nedostatek bodů indikuje ztrátu sledování signálu. mosaic-X5 poskytuje RTK i přes rušení.
Z grafu je patrné, že mosaic-X5 poskytuje RTK i při různých interferenčních frekvencích v pásmech Ligado a GPS. Konkurenční přijímač GNSS přestává sledovat nebo vykazuje výrazné zhoršení kvality signálu v okolí pásma GPS. Technologie AIM+ zabudovaná v přijímači mosaic-X5 zajišťuje spo provoz a maximální dostupnost v jakémkoli prostředí, což je požadavek mnoha kritických aplikací.
Zkušenosti s odolností proti rušení a další
Ligado není první telekomunikační společností, která představuje výzvu pro přijímače GPS. Signály 4G japonského telekomunikačního gigantu NTT Docomo již léta vysílají v blízkosti frekvence GPS, a to velmi podobným způsobem, jakým funguje společnost Ligado v USA. Přijímače Septentrio instalované po celém Japonsku se ukázaly jako spolehlivě fungující i přes rušení pocházející z telekomunikačních věží společnosti NTT Docomo. Vysoce výkonné přijímače zajišťují nejen přesné určení polohy v přítomnosti rádiového rušení, ale také vysokou dostupnost v obtížném prostředí, například v blízkosti vysokých budov nebo pod listím. Několik ochranných vrstev zabudovaných v přijímači zajišťuje odolný provoz vhodný pro kritické aplikace vyžadující určení přesné polohy i ve velmi náročném prostředí.
* Globální navigační družicové systémy včetně amerického GPS, evropského Galileo, ruského GLONASS, čínského BeiDou, japonského QZSS a indického NavIC vysílají informace o poloze do přijímačů, které je používají k výpočtu své polohy.
Chcete se dozvědět více o rušení GPS / GNSS signálů a jak rušení čelit?
Pak doporučujeme webinář Interference GPS/GNSS: Zdroje, účinky, detekce a techniky zmírňování dopadů.
Obsah webináře:
Dnešní rádiové spektrum je přeplněné signály mobilních sítí, Wi-Fi, sítí Iridium a Inmarsat. V Severní Americe společnost Ligado nedávno získala práva na pozemní vysílání v pásmu 1526-1536 MHz. To by mohlo způsobit rušení, které by ovlivnilo GNSS antény a přijímače podporující korekční služby v pásmu L. Pusťte si tento webinář, kde se bude diskutovat o rušení antén a GNSS přijímačů: jeho zdrojích a účincích, metodách detekce a technikách zmírnění, které používají přesné antény a přijímače GNSS.
4 NEJDŮLEŽITĚJŠÍ DISKUTOVANÉ BODY
Zdroje rušení GNSS
Jak detekovat rušení GNSS
Techniky zmírňování rušení antén GNSS a
Techniky zmírňování rušení přijímačů GNSS
