ВВЕДЕНИЕ его упрощённый общий вид, который представлен Без корректного учёта уровня естественных помех в на рис. 1. точке приёма, точное определение параметров связи В ходе разработки алгоритма расчёта напряжённо- с использованием декаметровой радиолинии прак- сти ЭМП естественных помех декаметровой радио- тически невозможно. Этой теме посвящено много линии, были проведены исследования каждой част- исследований, разработок, методик, выполненных ной методики в отдельности. Здесь следует отметить, как в России, так и за рубежом. Ранее, в работе [1] что методики Международного союза электросвязи был построен алгоритм расчёта напряжённости (МСЭ), новая, опубликованная в [2] и старая, Меж- электромагнитного поля (ЭМП) естественных по- дународного консультативного комитета по радио- мех, в состав которого были включены частные связи (МККР), разработанная на основе докумен- методики, описанные в [2–5]. Разработанный ал- тов 1965–1975 гг. и приведённая в полном объёме в горитм представляет собой достаточно сложную [3], построены посредством учёта помех различного конструкцию, по этой причине для понимания происхождения и не учитывают поглощения ЭМП, сути исследуемого вопроса имеет смысл привести обусловленные посторонним влиянием. Вместе с Рисунок 1 Алгоритм расчёта напряжённости ЭМП естественных помех декаметровой радиолинии (упрощённый вид) 21 ELSV.RU тем методики, приведённые в [4] Рисунок 2 и [5], которые построены на осно- Схема расчёта напряжённости ЭМП естественных помех декаметровой радиолинии по Рекомендациям МСЭ-R P.372-13 (09/2016) [2] ве статистических исследований, учитывают посторонние поглоще- ния ЭМП, но имеют достаточно узкое окно применения. Результат исследований каждой методики в отдельности применительно к ста- тистике качества связи на декаме- тровых радиолиниях, следующий: 1. Методика МСЭ [2] не вполне корректно описывает естествен- ные помехи, влияющие на дека- метровую радиосвязь, в частно- сти сильно занижает значение уровня ЭМП помех. Учитывая, что в схемах расчёта использован критерий большинства, ущерб- ность методики [2] не влияет на общий результат расчёта. Схема расчёта по этой методике приве- дена на рис. 2. 2. Методика, приведённая в [3] и разработанная на основе рекомен- даций МККР, достаточно полно и точно описывает естественные помехи, влияющие на декаметро- вую радиосвязь, но не учитывает влияние Солнца и геомагнитных условий. Схема расчёта по мето- дике [3] приведена на рис. 3. 3. Методика Военной академии связи (ВАС) приведённая в [4], а также её развитие, предлагаемое в [6], так же как и методика МККР, достаточно полно и точно описы- вают естественные помехи, вли- Рисунок 3 яющие на декаметровую радио- Схема расчёта напряжённости ЭМП естественных помех декаметровой радиолинии по документам МККР [3] связь, но не учитывают влияние Солнца и геомагнитных условий. Методика [4] имеет ограниче- ние по диапазону частот – от 3 до 14 МГц, упрощённая схема рас- чёта по этой методике приведена на рис. 4. 4. Методика оценки напряжён- ности электромагнитного поля случайных помех, описанная в [5], достаточно полно и точно описывает естественные помехи, влияющие на декаметровую ради- освязь с учётом влияния Солнца и геомагнитных условий, но имеет существенные ограничения как по указанным условиям, так и по диапазону частот. 22 ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ |1|2025 СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ Рисунок 4 МЕТОДИКА ОЦЕНКИ НАПРЯЖЁННОСТИ ЭМП СЛУЧАЙНЫХ Упрощённая схема расчёта напряжённости ЭМП ПОМЕХ И ПРЕДЕЛЫ ЕЁ ПРИМЕНИМОСТИ естественных помех декаметровой радиолинии по методике В основе методики оценки напряжённости ЭМП ВАС [4] случайных помех [5] лежат эмпирические формулы определения напряжённости ЭМП естественной по- мехи как функции от параметра активности Солнца WWW и локального индекса геомагнитной возмущённо- сти Ak, полученные в ходе обработки статистических данных, набранных по радиолиниям направления связи «самолёт-земля» при распространении радио- волн вдоль земной поверхности и в ходе специальных исследований, проведённых в лаборатории Военно- морской академии. В общем виде они приведены в табл. 1. Как видно из табл. 1, методика имеет ограни- чения применимости по частотному диапазону и по гелиогеомагнитной активности. В связи с этим, для охвата всей области определения, в алгоритм расчёта напряжённости ЭМП она вписана вместе с методикой ВАС [4]. Опыт ис- пользования алгоритма в исходном виде в составе расчётного комплекса определения параметров декаметровой радиолинии, в частности при рас- пространении земной волны или при сложении мод земной и пространственной волн, показал необходимость коррекции методики. Если огра- ничения по применимости в частотном диапазо- не компенсировать сложно (требуется большой объём дополнительных исследований), то огра- ничения, обусловленные гелиогеомагнитной активностью, компенсировать вполне реально. Рисунок 5 Рисунок 6 Схема области определения методики оценки Схема области определения методики оценки напряжённости ЭМП случайных помех в исходном варианте напряжённости ЭМП случайных помех, полученной в результате исследования 23 ELSV.RU Таблица 1 Область определения методики Эмпирические формулы определения напряжённости ЭМП естественной помехи в исходном варианте, в соот- ветствии с табл. 1 представле- Параметры Частотная Формула определения № на на рис. 5 (номера формул из приме ни- напряжённости ЭМП WW иAk (нТл) формулы табл. 1 проставлены в скобках мость естественной помехи на полях области определения W Ak = = 2 1 0 0 … … 1 2 0 0 0, F <8 МГц E п (cid:2) exp[A 7 k 5 #0,02] (1) ме Н то а д р и и к с и . ) . 5 видно, что области определения, актуальные для не- которых формул, пересекаются, W=20…100, F <8 МГц E (cid:2)35 exp[Ak#0,006] (2) Ak=20…70 п а отдельные области, показан- ные белым цветом, вообще не W=100…200, определены. Для устранения и Ak<10 коррекции указанных областей неопределённости было прове- 98 дено специальное исследование, W=50…150, F <8 МГц E (cid:2) (3) Ak=20…30 п exp[W#0,006] результаты которого приведены ниже. W=150…250, Ak=10…50 РЕЗУЛЬТАТЫ ОПТИМИЗАЦИИ ОБЛАСТИ ПРИМЕНИМОСТИ W=120…150, МЕТОДИКИ Ak=10…55 В результате специальных ис- F <8 МГц E (cid:2)6,6 exp[W#0,01] (4) следований методики и области п W=200…250, её применимости по гелиогео- Ak<10 магнитной активности была вы- полнена интерполяция, а также W=180…280, F <8 МГц E (cid:2) 113 (5) определены области, где целе- Ak=30…80 п exp[Ak#0,015] сообразно применение той или иной формулы (из показанных выше формул (1)-(14)), описы- WWW Ak = = 1 3 1 … , 9 F =4 МГц Е п (cid:2) exp[ 3 A 3 k ,0 #0 5 , 5 0 8 013] вающей ЭМП естественной по- мехи. Дополнительные эмпири- ческие формулы, полученные WWW=10, F =4 МГц Е (cid:2) 35,7972 для коррекции областей нео- Ak=4…5 п exp[Ak#0,0022] пределённости и интерполяции на границах зон определения F =4 МГц Е (cid:2)32,6605 (cid:4) exp[Ak#0,0014] (cid:5) (8) формул (1)-(14), представлены п в табл. 2. WWW=12, F =6 МГц Е (cid:2)33,7916 (cid:4) exp & Ak#0,0006 ’(cid:5) (9) Следует отметить, что форму- Ak=3…8 п лы (15)–(26), представленные в табл. 2, актуальны для частотного F =8 МГц Е (cid:2)47,423 (cid:4) exp[Ak#0,0005] (cid:5) (10) диапазона от 2 до 8 МГц, по этой п причине диапазон применимых частот в таблице не показан. 32,9553 F =4 МГц Е (cid:2) На рис. 6 показано поле об- п exp[Ak#0,0006] ласти определения всех эм- пирических формул (1)–(14), F =6 МГц Е (cid:2)33,2044 (cid:4) exp[Ak#0,0019] (cid:5) (12) а также формул коррекции п WWW=13, (15)–(26) на плоскости с ус- Ak=4…15 F =8 МГц Е (cid:2)46,9141 (cid:4) exp[Ak#0,0016] (cid:5) (13) ловными координатами Ak и п W (номера формул из табл. 1 и табл. 2 проставлены в скобках 59,4136 F =9,5 МГц Е (cid:2) на полях области определения п exp[Ak#0,0035] методики). 24 ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ |1|2025 СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ Таблица 2 ПРОВЕРКА ОПТИМИЗИРОВАННОЙ Эмпирические формулы коррекции областей неопределённости и интерполяции МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ на границах зон определения формул (1)-(14) НАПРЯЖЁННОСТИ ЭМП СЛУЧАЙНЫХ ПОМЕХ Параметры Формула определения напряжённости № формулы Для проверки оптимизации обла- WW иAk (нТл) ЭМП естественной помехи сти применимости методикибыли E (cid:2)0,00350046071652339 Ak3(cid:8) проведены исследования, состоя- п W=13…45, (cid:8)4,23785934413468 Ak(cid:7) (15) щие из двух этапов: Ak=11…18 (cid:7)4,159818444040912 1. Выборочный расчёт и сверка со статистическими данными ра- E (cid:2)0,00218060756090576 Ak3(cid:8) диообмена в декаметровом диапа- W=45…90, п (cid:8)2,56952018255915 Ak(cid:8) (16) зоне при управлении самолётами Ak=11…18 морской авиации на арктических (cid:8)2,569520188255915 маршрутах полётов в 2001–2004 гг. 2. Сверка с результатами из- W Ak = < 1 1 3 1 …85, E п (cid:2)0,3 (cid:11) (cid:12) (cid:13) (cid:13) exp & A 7 k 5 #0,02 ’ (cid:8) exp[W 9 # 8 0,006] (cid:14) (cid:15) (cid:16) (cid:16) (17) м вы ер п е о н л и н й е н Э н М ы П х н сл а у б ч а а з й е н ы А х О п « о Р м о е с х - , сийский институт мощного ради- E (cid:2)0,0000529929477949218 W3(cid:7) остроения» (РИМР) в июне 2014 г. п W=85…110, (cid:7)2,37700984449896 W(cid:8) (18) При выполнении первого этапа Ak <10 (cid:8)228,6929500666453 проверки был выполнен выбороч- ный расчёт параметров 22 трасс W Ak = = 1 2 3 0 … … 4 2 0 3 , E п (cid:2) (cid:11) (cid:12) (cid:13) (cid:13) exp & A 7 k 5 #0,02 ’ (cid:8)35 exp & Ak#0,006 ’ (cid:14) (cid:15) (cid:16) (cid:16)/2 (19) д н е и к е а с м ам ет о р л о ё в т о а й о т с н в о я с з и и т , е г л д ь е н п о о п л у о н ж кт е а - связи позволяло вести радиосвязь W Ak = = 9 5 0 … … 1 1 0 0 0, E п (cid:2) (cid:11) (cid:12) (cid:13) (cid:13) exp & A 7 k 5 #0,02 ’ (cid:8) exp[W 9 # 8 0,006] (cid:14) (cid:15) (cid:16) (cid:16)/2 (20) з (з е е м м н н о о й й ил и и к п о р м ос б т и р н а и н р с о т в в а ен н н н о о й й одновременно) волной. Следует отметить, для проверки оптими- E п (cid:2)( exp & A 7 k 5 #0,02 ’ (cid:8)35 exp & Ak#0,006 ’(cid:8) зированной методики были вы- W=40…100, браны наихудшие из всего масси- (21) Ak=15…20 (cid:8) 98 )/3 ва статистики результаты расчёта exp[W#0,006] параметров трасс, выполненные с использованием первой, исход- W=40…100, E (cid:2)( 98 (cid:8)35 exp & Ak#0,006 ’ )/2 (22) ной версии алгоритма с исходной Ak=20…30 п exp[W#0,006] версией методики. Результаты сравнительных расчётов исходной W=106…114, E п (cid:2)(cid:7)0,000394496221071964 W3(cid:8) (23) версией программы и оптимизи- Ak=5…10 (cid:8)10,0713305023746 W(cid:7)544,1350791140345 рованной версией приведены в табл. 3 и показывают эффектив- W=110…150, ность 31,82%. Ak=10…15; W=140…150, Для выполнения второго этапа A W A k k = = = 1 1 2 1 5 0 0 … … … 5 3 1 0 0 2 ; ; 0, E п (cid:2) (cid:11) (cid:12) (cid:13) (cid:13)6,6 exp & W#0,01 ’(cid:8) exp & W 9 # 8 0,006 ’ (cid:14) (cid:15) (cid:16) (cid:16)/2 (24) п ты ро и в з е м рк ер и е н б и ы й л и у р в о з в я н т я ы е с р т е е з с у т л в ь е т н а- - ной помехи, выполненных на W=190…200, Ak<10; базе АО «РИМР» в течение июня W=190…250, 2014 г. примерно в одно время – в Ak=5…10 конце рабочего дня для исклю- W=170…250, чения влияния индустриальных A W k > =4 2 5 5 … 0, 50; E п (cid:2) (cid:11) (cid:12) (cid:13) (cid:13) exp & A 1 k 1 # 3 0,015 ’ (cid:8) exp & W 9 # 8 0,006 ’ (cid:14) (cid:15) (cid:16) (cid:16)/2 (25) помех. При выполнении расчё- та с использованием исходной Ak=10…50 и уточнённой версий методики W >250, E п (cid:2)( exp & A 1 k 1 # 3 0,015 ’ (cid:8) exp & W 9 # 8 0,006 ’ (cid:8) (26) о н с о о б о о п е р е в д н е и л м ен а и н ю ие ф б а ы к л т о и че у с д к е о л г е о - Ak <10 (cid:8)6,6 exp & W#0,01 ’ )/3 уровня геомагнитной возмущён- ности, данные по которому были 25 ELSV.RU Таблица 3 Сравнительные результаты расчётов параметров декаметровых радиолиний программой с исходной версией и с оптимизированной версией методики Исходная версия Опти мизи рованная Точность совпадения расчётного и фактического методики версия мето дики Эффек- тив ность, значений отношения сигнал/помеха, дБ Колич ество % Колич ество % % трасс трасс Менее 1 0 2 От 1 до 5 3 27,27273 7 59,09091 31,81818 От 5 до 10 3 4 Более 10 16 72,72727 9 40,90909 Таблица 4 Сравнительные результаты измерений ЭМП случайных помех с расчётными данными, полученными с использованием исходной и оптимизированной версий методики Дата и Результаты Условия выполнения измерений Результаты расчёта Еп, дБ время измерений Еп, дБ по С.-Петербургу и обсерватории «Ловозеро» измере- Расчётны й ния 4 МГц 6 МГц W Ak (СПб) Ak (ЛО) ak (СПб) А Б В 02.06.2014 39 36 56 5 8 0 51 15,144 43,512 17.17 03.06.2014 41 34 61 8 12 3 22,01 41,58 17.17 04.06.2014 41 36 70 6 9 12 17,516 29,636 17.19 05.06.2014 41 34 102 9 12 24 53,1 42,48 53,142 17.13 06.06.2014 37 36 132 7 7 27 44,4 44,388 24,706 16.02 09.06.2014 41 32 152 8 10 25 39,4 39,369 39,369 17.15 10.06.2014 41 32 149 8 9 6 40,1 40,083 40,083 17.16 11.06.2014 41 29 176 9 10 6 34 34,089 34,089 15.42 16.06.2014 42 31 81 7 7 7 19,808 37,644 17.17 17.06.2014 41 31 87 11 13 1 60,2 27,932 56,79 17.11 18.06.2014 42 31 108 14 31 10 46,61 46,61 17.15 19.06.2014 41 34 108 9 18 18 51 38,73 46,61 17.12 20.06.2014 41 34 75 9 10 6 24,106 38,703 15.57 23.06.2014 44 34 64 5 3 2 15,144 41,643 17.16 24.06.2014 47 39 37 6 5 4 51 43,503 44,316 17.28 25.06.2014 47 39 52 7 6 8 51 19,808 40,692 17.22 26.06.2014 49 39 72 6 5 1 17,516 41,142 17.18 27.06.2014 49 39 78 8 5 6 22,01 38,367 16.03 26 ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ |1|2025 СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ оптимизированной версии мето- Рисунок 7 Графики сравнения результатов измерений напряжённости ЭМП случайных дики для индексов геомагнитной помех возмущённостиAkkиak, представ- лены на рис. 7. ВЫВОДЫ По результатам проведённых ис- следований можно сделать следу- ющие общие выводы. 1. Использование оптимизи- рованной методики в составе ал- горитма расчёта напряжённости электромагнитного поля есте- ственных помех значительно по- вышает эффективность его при- менения для расчёта параметров декаметровых радиолиний (оце- ночно – на 31,82%). 2. Результат расчёта уровня ЭМП случайных помех, выпол- ненный по оптимизированной методике, даёт отклонения от предоставлены Мурманским Центром мониторинга геофизической измеренных значений, вполне обстановки ФГБУ «Мурманское УГМС» Росгидромета. Для этого ис- приемлемые для оценки. Вместе пользовалось два варианта учёта изменений амплитуды геомагнитных с тем точность результата сильно возмущений: 1) Локальный индекс геомагнитной возмущённости Ak, зависит от уровня геомагнитной представляющий собой среднесуточное значение эквивалентной ам- активности, актуального на мо- плитуды геомагнитных возмущений по Санкт-Петербургу; 2) Индекс мент исследования. ak, представляющий собой среднее значение эквивалентной ампли- 3. Оптимизированная мето- туды геомагнитных возмущений, определяемое с интервалом 3 ч [7]. дика не имеет жёсткой привязки Здесь следует отметить, что актуальная информация по индексу akk для к частоте, что является её недо- Санкт-Петербурга отсутствовала, поэтому оценка была выполнена статком и ограничивает область по данным обсерватории «Ловозеро» с учётом широтной коррекции. применения по частотному диа- Общие результаты исследования представлены в табл. 4, где в столб- пазону. цах А, Б и В даны результаты расчета напряжённости ЭМП помех (Еп, 4. Оптимизированная методика дБ) по исходной версии методики (столбец А); по обновлённой версии оценки напряжённости электро- методики и среднесуточному Akk (столбец Б) и по обновлённой версии магнитного поля случайных помех методики; и ak, определённому с 3-часовым интервалом (столбец В). может использоваться в расчётах Как видно из табл. 4, область определения исходной версии методики параметров декаметровых радио- не позволяет в полной мере выполнить оценку уровня случайных по- линий как в составе алгоритма мех. Такая оценка успешно реализована оптимизированной версией расчёта напряжённости электро- методики и здесь определённый интерес представляет сравнительный магнитного поля естественных результат измерений с учётом индексов геомагнитной возмущённо- помех, так и самостоятельно, с стиAkkиak. Для наглядности графики сравнения результатов измере- учётом ограничений по частот- ний напряжённости ЭМП случайных помех на частотах 4 и 6 МГц с ному диапазону. оценочными расчётными данными, полученными с использованием 27 ELSV.RU СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Семерков, Н.Н. Алгоритм расчёта 3. Мясковский, Г.М. Системы произ- подготовка специалистов», часть III. – Пе- напряжённости электромагнитного поля водственной радиосвязи: Справочник / тродворец.: Военный институт (Военно- естественных помех декаметровой радио- Г.М. Мясковский. – М.: Связь, 1980. – 216 с. морской политехнический) ВУНЦ ВМФ линии / Н.Н. Семерков. – Сборник материа- 4. Комарович, В.Ф. Случайные радио- «ВМА им. Н.Г. Кузнецова», 2012. – С. 49-58. лов XVI межвузовской научно-практической помехи и надёжность КВ связи / В.Ф. Ко- 6. Алекаев, А.Е.Методика прогнозиро- конференции «Актуальные проблемы про- марович, В.Н. Сосунов. – М.: Связь, 1977. – вания уровня помех за счёт применения фессиональной подготовки командиров 136 с. многоступенчатой адаптации / А.Е. Алека- кораблей и специалистов ВМФ. Примене- 5. Семерков, Н.Н. Оценка напряжённости ев, П.И. Кузин, Е.И. Кузина // Телекоммуни- ние сил и средств ВМФ в Арктике». – СПб.: электромагнитного поля случайных помех кации. – 2024. – № 7. – С. 10-21. Институт ДПО ВУНЦ ВМФ «ВМА», 2023. – при планировании радиосвязи в декаме- 7. Заболотная Н.А. Индексы геомагнит- С. 155-161. тровом диапазоне волн / Н.Н. Семерков ной активности. Справочное пособие / 2.Recommendation ITU-R P.372-13 // XXIII Научно-техническая конференция Н.А. Заболотная. – М.: ЛКИ, 2007. – 88 с. (09/2016). Radio noise. Series P. Radiowave (межвузовская) «Военная радиоэлектро- Получено 06.11.24 propagation. ника: опыт использования и проблемы, Optimization of the applicability area of a private method for assessing the intensityof the electromagnetic field of random interference of a decameter radio line N.N. Semerkov, JSC Russian Institute of Powerful Radio Engineering, leading researcher, Military Institute of Additional Professional Education of the Military Training Scientific Center of the Navy (Naval Academy), lecturer, Ph.D.(Mil.); vh77@mail.ru Abstract.The article presents the results of the research of a private methodology for assessing the intensity of the electromagnetic field of random interference of a decameter radio link, developed on the basis of studies of statistics of the operation of the aviation decameter radio communication system in the Arctic at communication ranges of up to 500 km. The article presents a description of the original version of the methodology and the results of the optimization of its application area. The article presents the results of a two-stage verification of the efficiency and conditions of applicability of the optimized version of the methodology. Keywords: radio communication, short waves, decameter waves, natural interference, random interference, forecasting of decameter radio communication. 28 ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ |1|2025 СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ Оценка задержек при циклическом опросе очередей в мультисервисных узлах доступа В.И. Короткова, Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ), кафедра сетей связи и систем коммутации (СС и СК), ассистент; v.i.korotkova@yandex.ru А.П. Пшеничников, МТУСИ, кафедра СС и СК, профессор, к.т.н.; psheni4nikov@yandex.ru