С.В. Кривальцевич1, А.О. Никифорова2, Д.Е.Зачатейский3, С.В. Шад4

1–3 Институт радиофизики и физической электроники Омского научного центра СО РАН (г. Омск, Россия)

4 АО «Омский научно-исследовательский институт приборостроения» (г. Омск, Россия)

1 kriser2002@mail.ru, 2 n22f_o98@mail.ru, 3 d.zachateiskiy@gmail.com, 4 trs@oniip.ru

Постановка проблемы. Организация надежной радиосвязи в Арктическом регионе затруднена из-за специфических климатических и геомагнитных условий. Первые затрудняют прокладку и дальнейшую эксплуатацию проводных линий связи. Вторые существенно влияют на процессы дальнего распространения декаметровых волн (ДКМВ), использующих отражение радиоволны от полярной ионосферы. Множественная ретрансляция сигналов призвана улучшить качество предоставления услуг связи за счет сокращения дальности радиолиний и уменьшения пространственного рассеяния радиоволн. Известно [1], что применение вынесенных в южном направлении коротковолновых (КВ) ретрансляторов также является одной из мер, позволяющих улучшить качество радиосвязи в данном регионе. Однако необходимость обработки сигнала на ретрансляционном узле требует временных затрат. Очевидно, что повышение общей скорости информационного обмена за счет маршрутизации информационных потоков по наиболее высокоскоростному маршруту может быть утрачено при неприемлемо большом времени обработки сигнала на ретрансляторе. Таким образом, скорость обработки сигнала при ретрансляции является характеристикой, допустимые значения которой следует определить. При проектировании радиосети и определении требований к оборудованию ретрансляторов необходимо учитывать, при каком времени задержки дальнейшее использование в радиосети ретрансляционных узлов не будет иметь положительного эффекта.

Цель. Исследовать влияние задержки на ретрансляционных узлах на оптимальную маршрутизацию в КВ-радиосети, развернутой в Арктическом регионе, в различных гелиофизических условиях.

Результаты. Представлены результаты исследования влияния задержек при ретрансляции сигналов на оптимальную маршрутизацию и общую пропускную способность ДКМВ-радиосети. Определены средние скорости передачи данных для трех рассмотренных условий: 12,57 кбит/с (в условиях полярной ночи), 10,19 кбит/с (в условиях полярного дня) и 12,28 кбит/с (при неравномерной освещенности трассы). Выявлена критическая задержка обработки сигнала на ретрансляторе, составляющая, примерно, 5 с, при превышении которой использование ретрансляции становится неэффективным. Обнаружено, что в условиях повышенной солнечной активности и полярного дня положительный эффект от ретрансляции возрастает. Показано, что эффективность использования КВ-ретрансляторов с ненаправленными антеннами варьируется в зависимости от условий распространения радиоволн.

Практическая значимость. Полученные результаты исследования могут быть использованы при проектировании ДКМВ-радиосети в Арктическом регионе. Выявленная критическая задержка (примерно равная 5 с) является важным параметром при выборе оборудования для ретрансляционных узлов. Информация о наиболее загруженных узлах может быть использована при организации инфраструктуры радиосвязи в Арктическом регионе с привязкой к уже существующим населенным пунктам. Результаты исследования эффективности применения ретрансляторов в различных условиях позволят разработать адаптивные алгоритмы маршрутизации, учитывающие текущее состояние ионосферы.

Кривальцевич С.В., Никифорова А.О., Зачатейский Д.Е., Шад С.В. Особенности ретрансляции сигналов в ДКМВ-радиосети, обеспечивающей радиосвязь в Арктическом регионе // Электромагнитные волны и электронные системы. 2025. Т. 30. № 1. С. 79−88. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202501-08

1. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М.: Связь. 1972. 336 с.
2. Калмыков Д.А. Особенности обеспечения и организации связи в Арктической зоне // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2019. № 3-4(129-130). С. 31–39.
3. Шадрин Б.Г., Зачатейский Д.Е., Дворянчиков В.А. Повышение надежности передачи данных в системах связи, эксплуатируемых в Арктических районах // Тезисы докладов IV Междунар. науч.-технич. конф. «Радиотехника, электроника и связь». Омск: ОНИИП. 2017. С. 98–105.
4. Трефилов Н.А., Ветрова В.В., Егорова Е.В., Муад Х.М., Халимов С.С., Гургов Б.Ш. Применение пассивных ретрансляторов в системах сотовой связи на границах зон обслуживания // Антенны. 2014. № 9(208). С. 36–39.
5. Иванов В.С., Увайсов С.У., Иванов И.А. Алгоритм расчета зоны обслуживания базовой станции транкинговой системы связи // Наукоемкие технологии. 2023. Т. 24. № 4. С. 12−20. DOI 10.18127/j19998465-202304-02.
6. Зачатейский Д.Е., Березовский В.А., Хазан В.Л. Сеть декаметровой радиосвязи для Арктического региона России // Морские информационно-управляющие системы. 2014. № 3(6). С. 62–67.
7. Хазан В.Л. Система декаметровой мобильной автоматической радиосвязи «МАРС» // Техника радиосвязи. 1998. № 4. С. 59–66.
8. Хазан В.Л. Сеть мобильной автоматической радиосвязи «Марс» для территории России и прилегающих к ней акваторий // Тезисы докладов III Междунар. науч.-технич. конф. «Радиотехника, электроника и связь». Омск: ОНИИП. 2015. С. 147–151.
9. Ашаева П.А., Зачатейский Д.Е., Кривальцевич С.В., Степанова Е.А. Моделирование ДКМВ-радиосети Арктического региона // Сб. докл. Омского научного семинара «Современные проблемы радиофизики и радиотехники». Омск: ОНИИП. 2021. С. 8–15.
10. Список самых северных поселений в мире. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Спи-сок_самых_северных_поселений_в_мире, дата обращения 27.05.2024.
11. Сысоев Д.В., Анишин М.М., Зачатейский Д.Е. Оценка точности моделирования характеристик ионосферных радиоканалов при прогнозировании условий работы коротковолновых радиосетей // Материалы X Междунар. науч.-практич. конф. «Актуальные проблемы радиофизики». Томск: Издательский дом ТГУ. 2023. С. 90–93.
12. Ionopsheric Communications Enhanced Profile Analysis & Circuit. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://greg-hand.com/manuals/icepac_user_manual.pdf, дата обращения 20.06.2024.
13. Australia's official weather forecasts & weather radar – Bureau of Meteorology. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.bom.gov.au/, дата обращения 27.05.2024.
14. Пукса Д.О., Романов Ю.В. К вопросу о влиянии спектральной эффективности сигнала КВ-модемов на их энергетическую эффективность // Техника радиосвязи. 2017. № 1(32). С. 7–16.