автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Исследование путей повышения электромагнитной безопасности радиоэлектронных средств

На правах рукописи

Цвилий Тимофей Алексеевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара-2003

Работа выполнена в Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информатики (г. Самара)

Научный руководитель:

- доктор технических наук, профессор Маслов О.Н.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Сподобаев Ю.М.

- кандидат технических наук Царьков C.B.

Ведущая организация: ФГУП Самарский отраслевой научно-

исследовательский институт радио (СОНИИР).

Защита диссертации состоится «-Э » декабря 2003 г. в час на заседании диссертационного совета Д 219.003.02 при Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информатики по адресу: 443010, г. Самара, ул. Льва Толстого, 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информатики.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан « * » ноября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Б.И. Николаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа посвящена рассмотрению круга вопросов, связанных с оценкой функционирования радиотехнических объектов (РТО) различного назначения, в интересах повышения электромагнитной безопасности окружающей среды.

Актуальность темы диссертации. Развитие инфокоммуникаций в XXI веке прогнозируется по трем основным направлениям. Во-первых, это интенсивное расширение традиционных сетей телекоммуникаций, - всех видов телефонии и передачи данных. Во-вторых, повсеместное распространение Internet и внедрение его идеологии в массовое сознание. Третьим фактором является рост пространственно-временной мобильности общества: желание людей обмениваться информацией всегда и везде, независимо от используемых технологий и средств связи. Ожидается глобальное распространение ряда новейших инфокоммуникационных услуг, - включая мобильный электронный бизнес и торговлю, мультимедийные технологии и т.п. Чтобы обеспечить их высокое качество, зоны обслуживания операторов связи должны постоянно расширяться, - так что вся поверхность Земли должна быть покрыта «слоем» электромагнитного излучения (ЭМИ). Поэтому можно утверждать, что обеспечение безопасности инфокоммуникационных систем массового применения по фактору ЭМИ является актуальной научно-технической проблемой, для решения которой сегодня необходимо использовать комплексный (системный) подход. Проблеме обеспечения электромагнитной безопасности окружающей среды посвящены публикации А. Бузова, В. Романова, В. Кубанова, О. Маслова, Ю. Сподобаева, JI. Агафонова, Ю. Кольчугина, М. Рудакова.

Рост числа РТО, многообразие и сложность систем и объектов радиосвязи, радиовещания и телевидения, а также разработка новых инфокоммуникационных технологий, стимулируют поиск наиболее эффективных форм проведения экспертизы их безопасности. Учитывая, что воздействие РТО на широкие и разнородные массы людей (производственный персонал, население, пользователей связью) носит случайный характер, задача оценки влияния ЭМИ на окружающую среду ведет к необходимости использования таких разделов современной науки, как теория вероятностей (ТВ), математическая статистика, а также метод статистического имитационного моделирования (СИМ). Это тем более актуально, что проведение исследований физическими методами в объеме, гарантирующем репрезентативность выборок и убедительную достоверность полученных данных, представляется в данном случае неприемлемым - поскольку речь идет о воздействии на коллективы людей.

В рамках метода СИМ, с точки зрения современной ТВ, интересующий результат функционирования РТО представляет собой функцию в виде обобщенной суммы случайных аргументой'^р^^давдкШМкОДН^ф воздей-

библиотска I

I ■ --——i I ■ 1

ствия ЭМИ на окружающую среду) и определяется через совокупность полугрупповых операций, ассоциативных и коммутативных, которые имеют стохастический характер. В условиях применимости предельных теорем (ПТ) ТВ указанные функции подчиняются законам, которые составляют специальные классы предельных функций распределения. Значительный вклад в изучение ПТ ТВ и свойств предельных распределений внесли А. Ляпунов, П. Леви, А. Хинчин, Б. Гнеденко, А. Колмогоров, В. Золотарев, И. Ширяев, С. Рачев, Г. Самородницкий и другие отечественные и зарубежные ученые. Предельные законы наилучшим образом аппроксимируют распределения моделируемых случайных величин и процессов, если последние удовлетворяют условиям применимости ПТ ТВ. Одной из наиболее универсальных моделей СИМ, позволяющей, в частности, получить все типовые варианты распределений, представляющие практический интерес (финитные варианты экспоненциального и нормального, а также равномерный закон), является семейство одномерных устойчивых распределений. В этом плане ПТ ТВ являются теоретической основой для построения наиболее общих и достоверных моделей для исследования путей повышения электромагнитной безопасности РТО различного назначения. При проведении исследований с применением СИМ автор опирался на работы Н. Бусленко, А. Лебедева, Б. Левина, В. Шварца, О. Маслова и Э. Димова.

Изложенное позволяет считать тематику диссертационной работы актуальной и важной - как в теоретическом, так и в практическом плане.

Цель и задачи исследований. Целью диссертации является исследование путей повышения безопасности РТО различного назначения для окружающей среды по фактору ЭМИ. Достижение этой цели обеспечивается путем постановки и решения следующих задач:

- реализация в рамках метода СИМ способа получения СЧ с заданным законом распределения и требуемой точностью его воспроизведения;

- проведение тестовых расчетов и испытаний реализованного способа получения СЧ с заданным законом распределения;

- создание модели функционирования РТО УВЧ диапазона с применением СИМ в интересах улучшения экологической обстановки вокруг РТО по фактору ЭМИ;

- создание модели САЗ с повышенным уровнем безопасности для окружающей среды по фактору ЭМИ;

- оценка эффективности применения в CMC технологии управления излучаемой мощностью для повышения их электромагнитной безопасности для окружающей среды;

- оценка эффективности применения в CMC адаптивных антенн для снижения нагрузки на окружающую среду по фактору ЭМИ;

- разработка пакета прикладных программ для вероятностного моделирования результатов функционирования РТО в интересах обеспечения их 4 ' "глм,,* ...

безопасности для окружающей среды по фактору ЭМИ с применением устойчивых моделей;

- разработка способа снижения методической погрешности при проведении экспертизы безопасности РТО по ЭМИ и измерительного комплекса (ИК) для реализации данного способа.

Научная новизна работы и личный вклад автора.

- Автором впервые рассмотрены вопросы, связанные с применением СИМ в интересах повышения электромагнитной безопасности РТО.

- В рамках метода СИМ реализован способ получения случайных чисел (СЧ) с заданным законом распределения и требуемой точностью, проведены тестовые расчеты и испытания этого метода.

- Получены количественные результаты и выполнен анализ применения новых технологий в CMC для повышения безопасности окружающей среды по фактору ЭМИ.

Все научные результаты и выводы, содержащиеся в диссертации, получены и сформулированы автором впервые и лично. Наличие соавторов отражено в списке литературы, который включает перечень публикаций соискателя.

Практическая значимость работы. В диссертации показано, что использование разработанных имитационных моделей позволяет эффективно решать задачи, связанные с проведением экспертизы по ЭМИ РТО различного назначения. Применение в современных системах мобильной и сотовой связи (CMC) новых технологий (управление излучаемой мощностью, использование интеллектуальных адаптивных антенн), дает существенное снижение нагрузки на окружающую среду по фактору ЭМИ. Совмещение в системах активной защиты (САЗ) источников полезного сигнала и помехи ведет к снижению электромагнитной опасности для личного состава при заданной эффективности САЗ. Применение методики СИМ повышает точность расчетов зоны обслуживания РТО, работающего в УВЧ диапазоне, что позволяет уменьшить мощность передатчика и тем самым увеличить безопасность окружающей среды по фактору ЭМИ. Разработан пакет прикладных программ для вероятностного моделирования параметров ЭМИ рассмотренных РТО методом Монте-Карло на основе устойчивых моделей.

Реализация результатов работы. Полученные результаты в виде программных продуктов и конкретных расчетных данных вошли в отчеты по НИР ПГАТИ по теме «Куница». Результаты диссертации внедрены в учебный процесс на кафедре «Системы радиосвязи и антенны» ПГАТИ и используются при чтении лекций, курсовом и дипломном проектировании. С использованием предложенного ИК проведена паспортизация компьютерных рабочих мест в учебных корпусах ПГАТИ. Акты о внедрении результатов прилагаются к диссертационной работе.

Апробация результатов работы и публикации. Основные положения диссертации и полученные автором научные результаты докладывались на Международном семинаре «Европейское сотрудничество в области развития мобильной персональной связи» (Москва, 2002); 1-ой Международной научно-технической конференции «Средства и технологии телекоммуникаций» (Украина, Одесса, 2002); 7-м Бизнес-форуме «Мобильные системы -2002» (Москва, 2002); Всероссийском постоянно действующем научно-техническом семинаре «Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф» (Пенза, 2003); IX и X Российских научно-технических конференциях ПГАТИ (Самара, 2002-03).

По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ: 8 статей в сборниках научных трудов и центральных журналах; а также 8 тезисов международных и российских научно-технических конференций.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех разделов (глав), заключения, списка литературы и приложений. Она содержит 190 страниц машинописного текста, в том числе 44 иллюстрации и 73 таблицы; библиография включает 112 наименований.

На защиту выносятся следующие научные результаты, полученные в диссертационной работе.

1. Реализация способа разыгрывания СЧ методом Монте-Карло, подчиняющихся финитному устойчивому закону, результаты его тестирования и эффективность практического применения.

2. Имитационная модель РТО УВЧ диапазона для оценки эффективности его функционирования.

3. Имитационная модель САЗ с повышенным уровнем безопасности по ЭМИ.

4. Имитационная модель новых технологий CMC для анализа эффективности их применения в интересах повышения их безопасности по ЭМИ для окружающей среды.

5. Способ снижения методической погрешности при проведении экспертизы безопасности по ЭМИ компьютерных рабочих мест и ИК для его реализации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, дан обзор состояния вопроса, сформулированы цели и задачи диссертационного исследования, показаны научная новизна и практическая значимость полученных результатов. Приведены научные результаты, выносимые на защиту, указаны состав и структура'диссертационной работы.

В первой главе рассмотрены постановка и пути решения задачи повышения безопасности РТО различного назначения по фактору ЭМИ. Рассмотрены действующие в России нормативные документы (НД) по оценке опасности ЭМИ. Обращено внимание на то, что в НД нормируются пре-

дельно-допустимые уровни (ПДУ) детерминированных воздействий, хотя в реальных условиях уровни ЭМИ являются случайными величинами. Рассмотрены общие вопросы проведения экспертизы электромагнитной безопасности РТО.

Для оценки безопасности РТО предложено использовать метод СИМ, позволяющий отказаться от проведения дорогих и продолжительных измерений при составлении санитарного паспорта после строительства объекта. Порядок построения модели может быть следующим:

- определение состава исходных данных с учетом банка данных по аналогичным РТО;

- корректировка типовой имитационной модели с целью учета условий работы рассматриваемого конкретного объекта;

- подготовка расчетов на ЭВМ;

- обработка промежуточных и окончательных результатов;

- формулировка выводов по результатам моделирования и экспертизы в целом.

Применение СИМ позволяет учесть в расчетах воздействие на объект различного рода случайных факторов, во многом определяющих итоги экспертизы. При этом результат функционирования РТО X представляет собой функцию х2... хп) в виде обобщенной суммы случайных аргументов ^моделирующих процесс воздействия РТО на окружающую среду:

X = х2.. .*„) = = 2>, , (1)

1=1

где х,; ¿[1,л] - случайные аргументы X.

В условиях применимости ПТ ТВ суммы 5„ вида (1) подчиняются предельным законам, в число которых входит семейство устойчивых распределений. В диссертации использована каноническая форма записи характеристической функции (ХФ) одномерного устойчивого закона в виде

/,(и) = ехр[]аи-Ъ\и\У [1 + ]с(и/1 и |)£2(и,г)]}, (2)

где м[-°°; - аргумент ХФ и «>]. Ь[0; с[-1; 1], /[0; 2] - числовые параметры ХФ, причем £2 (и; $ - (яу/2), если у * 1 и £2 (и; у) = (2/я!) 1п |и|, если у=1.

В общем случае численное определение финитной л-мерной плотности распределения вероятностей (ПРВ) для ХФ (2) при взаимно независимых х¡, производится путем введения существенной области преобразования Фурье, под которой понимается объем л-мерного пространства

У.( »'* )= П <и*2 ~ ),( " ), , (?)

где и,[ит1, мт2]; л,[дгтЬ хт2] - аргументы, соответственно, ХФ и ПРВ моделируемой ¿-ой случайной величины.

Для одномерной ПРВ 0)i(jt) имеет место | «.1

ат,(х) = -— J fl(u)exp (-jux)du ,

где и[ит 1, um2]; jc[xmi, xm2], причем условие нормировки ПРВ представляет собой

где £о- числовой параметр, регулирующий точность расчета.

Одним из наиболее эффективных методов исследования сложных систем (в том числе РТО) является метод Монте-Карло, основанный на использовании последовательностей СЧ с заданными статистическими свойствами. Автором исследован и реализован способ моделирования непрерывных СЧ распределенных по финитному устойчивому закону с заданной интегральной функцией распределения (ИФР) P(R), предусматривающий проведение следующих операций на ЭВМ:

- с помощью компьютерного генератора случайных чисел разыгрывается значение г, на интервале (0; 1);

- возрастающие значения R,, начиная с нуля и с шагом AR,, подставляются в уравнение P(R,) = г, до тех пор, пока разность г, - P(R,), во-первых, не изменит свой знак, а во-вторых, перестанет превышать заданное число £« 1;

- при выполнении только первого из двух этих условий, значения начинают изменяться в обратном порядке с уменьшенным шагом AR,/2 — вновь или только до перемены знака (в этом случае снова изменяются знак и величина шага и т.д.), или до перемены знака и выполнения второго условия (на этом итерационный процесс заканчивается).

Тестированием данного способа показано, что таким путем может быть сформирован массив значений Л,, с требуемой точностью Е соответствующий финитной ИФР устойчивого закона P(R). При этом точность воспроизведения закона P(R) регулируется путем изменения параметра £.

Вторая глава посвящена реализации метода СИМ РТО работающих в УВЧ диапазоне (CMC, телевизионные, вещательные и другие объекты).

За основу расчетов уровня напряженности электрического поля Е в зоне обслуживания РТО принята формула для распространения радиоволн вида

где У{&\(р) = ^^(Д)/^^) - параметр, учитывающий, помимо множителя ослабления, еще и направленность передающей антенны (далее везде V);

(5)

E=QQPAGlVtf-,V(b<p)lR,

(6)

F(A) и F(<p) - диаграммы направленности антенн РТО, соответственно, в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Значения Рл, G¡, Щ, являются детерминированными величинами, а V «несет в себе» все статистические свойства - что объясняет широкое инженерное применение (6). Зависимость функции V от большого числа случайных аргументов, отражающих специфику распространения радиоволн в реальных условиях, учитывается путем применения метода СИМ.

Модель воздействия РТО на окружающую среду иллюстрирует рис.1, где расстояния Л;...Л*; и значения множителя V в (6) V¡...V„; имеют случайный

характер, поскольку точка наблюдения М расположена случайным образом. Методика моделирования является следующей. Исходя из технических параметров РТО, определяется по (6) предельное расстояние Rn, на которое может распространяться сигнал в свободном пространстве (V = 1). Затем методом Монте-Карло «разыгрываются» расстояния R (0;Rn) и для каждого R, также случайным образом, определяется множитель V (0;1). Для найденной пары R и V согласно (6) находится значение напряженности поля Е. Чтобы выборка статистических данных была репрезентативной, расстояние R разыгрывается К» 1 раз, а значение V-N» 1 раз. После этого определяется территория, в пределах которой уровень сигнала обеспечивает качественный прием - зона обслуживания РТО (для телевизионного сигнала РТО с мощностью излучения РА = 5 кВт и 10 кВт минимально-необходимый уровень поля Emin = 5 мВ/м).

Таблица 1

Рис. 1

Рл, кВт Rn, км Rr, км

У» 1,5 У= 1,75 Г= 2,0 У= 2,25

5 413,2 207,47 206,49 208,55 203,81

10 584,4 288,88 293,66 292,05 296,35

В Таблице 1, представлены значения предельного расстояния Rп и расстояния Rr, соответствующего границе зоны обслуживания, полученные методом СИМ при использовании для V и R устойчивой модели (2) - (5) с у= 1,5...2,25.

Из приведенных данных, видно, что при увеличении мощности передатчика вдвое радиус зоны обслуживания РТО увеличивается в 1,39... 1,45

9

раза, в зависимости от значения параметра у. Этот относительный результат хорошо совпадает с детерминистским расчетом согласно (6), хотя между значениями и /?я имеются существенные различия.

Также с помощью СИМ исследовалась дистанционная зависимость вероятности Р(Е < Етт), в результате чего было показано, что с вероятностью 0,95 РТО с мощностью 5 кВт обеспечивает качественный прием на расстояниях до 18 км, а РТО с мощностью 10 кВт - до 30 км. Совпадение результатов, найденных методом СИМ, с данными, получаемыми на практике, позволяет судить о приемлемости разработанной компьютерной модели. В заключение подраздела сделан вывод о том, что применение СИМ позволяет повысить точность расчетов зоны обслуживания РТО, работающего в УВЧ диапазоне, что дает возможность снизить мощность передатчика, а следовательно, увеличить безопасность окружающей среды по фактору ЭМИ.

Вторая глава, также освещает вопросы моделирования САЗ с повышенным уровнем безопасности по ЭМИ. Отмечено, что общим недостатком САЗ, предназначенных для затруднения перехвата конфиденциальной информации, обрабатываемой в РТО различного назначения, является увеличение уровней ЭМИ, негативно воздействующего на окружающую среду (производственный персонал, личный состав, население), вследствие использования дополнительных источников маскирующего поля. При анализе путей построения САЗ с повышенным уровнем безопасности в рассматриваемой части пространства выделен ряд существенных областей (см. рис.2). Область соответствует объему пространства, в которой расположены источники маскируемого поля (источники сигналов) 5,; / [1; /V]; область УР - объему, где размещены источники маскирующего поля (источники помех) Р/,} [1; М]. Область У0 является внутренней - в ее пределах источники 5, и Р], во-первых, не должны нарушать штатный режим собственных РТО; а во-вторых, - должны создавать ЭМИ с уровнями, соответствующими нормам по электромагнитной безопасности. Во внешней области V уровни ЭМИ помех ЭР должны превышать уровни ЭМИ сигналов в заданное число раз (соответствующее заданному коэффициенту подавления %о)'.

ЭР1>ХоЭв. (7)

Во внутренней области У0, при этом, имеет место

Э5 + Э,<Э,; ЭВ + ЭР<Э2\ (8)

где Э; - норма для уровней ЭМИ, обеспечивающая электромагнитную совместимость внутренних РЭС; Э2 - норма для уровней ЭМИ обеспечивающая безопасность по фактору ЭМИ. Поскольку в реальных условиях коэффициент х = Эр/ Э5 является пространственно-временной случайной функцией, критерием эффективности САЗ предложено считать значение вероятности

Рж= Р(Х>Хо)=Р(Н>Н0), (9)

где Н0 - нормируемое значение информационного ущерба Н.

Моделирование распределений X методом СИМ с использованием устойчивой модели (1)-(5) производится на основе соотношения

Х=ХоЭп1Эс- (10)

где Э/7 и Эс, соответственно - уровни ЭМИ помехи и сигнала, моделируемые с применением метода Монте-Карло. Для обеспечения репрезентативности выборки значений х процедура разыгрывания Эп и Эс повторяется Мх» 1 раз, - после чего находится ряд упорядоченных значений х, строятся гистограммы и определяется ИФР Р(%) на интервале х [0; 2Хо\-

Методику оценки эффективности САЗ, с точки зрения снижения воздействия по ЭМИ на окружающую среду, иллюстрирует рис.3. Здесь сплошная кривая 1 соответствует ИФР для

обычного варианта реализации САЗ — при удаленных друг от друга источниках сигналов и помех 5, и Рр (см. рис.2); штриховая кривая 2 - ИФР для варианта реализации САЗ при полностью совмещенных друг с другом источниках сигналов и помех. Кривые обеих ИФР совмещены по уровню РС0 = 0,05, который на рис.3 обозначен как Хо.оз-

Эффективность САЗ, реализованной по второму варианту, оценена путем вычисления разности уровней Ах (0,95/0,05); дБ, Ах (0,5/0,05); дБ и Ах (0,95/0,5); дБ, которые представляют собой разными способами найденные значения энергетического выигрыша за счет применения более совершенной САЗ. В Таблице 2 приведены значения указанных выигрышей для

Таблица 2

Выигрыши А^за счет совмещения в САЗ источников сигналов и помех

Па Ах (0,95/0,05) ^(0,5/0,05) 4^(0,95/0,5)

1,5 29,3 15,0 14,8

1,75 40,75 20,3 20,5

2 40,0 20,5 19,5

2,25 40,0 20,4 19,6

Рис.3

случая or,,2 = 0,5; bU2 = 0,2; c,t2 = 0; £= 10"*; NR = 103; Nx= 105; yh2 = 1,5...2,25 (индексы у параметров a\-2, bi 2', с,2\ и yt.2 соответствуют Эп и Эс). Для Таблицы 2 отношение Хо =5; аналогичные данные были получены также при Хо = 1 и 10.

Из анализа полученных данных следует, что, вне зависимости от исходных условий имитационного моделирования и критерия оценки Ах, величина выигрыша за счет применения более совершенной САЗ составляет 15...43 дБ. Это говорит о том, что совмещение структур ЭМИ сигналов и помех путем совмещения источников S-, и Pj , является перспективным способом снижения энергетического воздействия САЗ на окружающую среду.

Во второй главе с помощью СИМ выполнен анализ целесообразности применения двух новых методов повышения эффективности CMC: управления излучаемой мощностью и применения адаптивных антенн, с точки зрения повышения безопасности CMC по фактору ЭМИ.

Метод решения задачи иллюстрирует рис.4, где показаны три точки пространства, случайным образом расположенные относительно друг друга: точка размещения базовой станции (БС) фиксирована; точка расположения абонентской станции (АС) и точка наблюдения М - произвольны. Поэтому все три расстояния между ними: RAB, Ram, Rbm> а также соответствующие

значения множителей VAK, Vm, ¿Q ____VBM, являются случайными вели-

чинами (если в зоне обслуживания CMC имеется N мобильных АС, для каждой точки М на рис.4 следует рассматривать N случайных «треугольников»).

Показано, что средний выигрыш Ц1Р за счет регулировки мощности, с точки зрения снижения нагрузки по ЭМИ на окружающую среду, равняется:

¥р =(рлСА +РвОв)Ха/Аж(ППЭл +ППЭВ), (11)

где РЛшБ - мощности излучения АС и БС; GA E - коэффициенты усиления передающих антенн АС и БС; ППЭА Б - уровни ППЭ, создаваемые АС и БС в точке М\ Хо - математическое ожидание последовательности случайных значений X = (V/R)2.

Аналогично средний выигрыш Ц/А за счет применения адаптивной антенны на БС представляет собой

¥* =

I ппэл

ППЭЕ ППЭ.

(12)

где Fc - относительный уровень бокового излучения антенны БС в направлении точки М. Для случая, когда применяются совместно регулировка мощности излучения и адаптивные антенны, средний выигрыш у/Ар определяется как

При проведении расчетов использованы бюджеты радиочастот для CMC стандартов GSM-900 (классы 2 и 4) и DCS-1800 (классы 1 и 2), кото-

рые соответствуют Рекомендациям GSM 03.30.

Таблица 3

_Средний выигрыш ч/Р, дБ для CMC стандартов GSM-900 и DCS-1800

Местность GSM-900 DCS-1800

класс 2 класс 4 класс 1 класс 2

Город (Rmax= 5 КМ) 45 43 32 21

Пригород (/?лшх=10 км) 47 47 31 20

Сельская (R„^ = 20 км) 55 54 29 19

Открытая (Rnnt = 35 км) 51 49 22 10

Таблица 4

Средний выигрыш yA(Fs), дБ для CMC стандартов GSM-900 и DCS-1800

0...-5 0...-10 0...-15 0...-20

GSM-900 4 8 12 14

DCS-1800 4 9 13 16

Таблица 5

Средний выигрыш 4/AP{FE), nB для CMC стандартов GSM-900 и DCS-1800

ь'б, дБ 0...-5 0...-10 0...-15 0...-20

GSM-900 51 55 58 69

DCS-1800 18 22 42 45

Результаты расчетов, представленные в Таблицах 3...5 для устойчивой модели (1) - (5) при у- 1,5...2,25 позволяют прогнозировать эффективность использования как управления излучаемой мощностью, так и применения адаптивных антенн, с точки зрения снижения нагрузки по ЭМИ на окружающую среду, для конкретных стандартов и типов CMC.

В заключение раздела сделан вывод о том, что метод СИМ является эффективным средством для анализа степени безопасности CMC по фактору ЭМИ - с учетом использования новых технологий и оценки их влияния на экологическую обстановку вблизи РТО.

Третья глава посвящена вопросам снижения методической погрешности при проведении экспертизы безопасности РТО по ЭМИ. В частности, рассмотрены пути снижения методической погрешности измерения уровней ЭМИ на компьютерных рабочих местах, возникающей ввиду влияния ЭМИ промышленной частоты 50 Гц.

Для ЭМИ ЭВМ на частотах 5 Гц... 2 кГц значения ПДУ Е = 25 В/м; плотности магнитного потока В = 250 нТл, тогда как на частоте 50 Гц для оборудования Е = 5000 В/м; В = 100 мкТл, а для бытовых товаров - Е = 500 В/м. Это ведет к неоднозначности выводов по итогам экспертизы, поскольку в реальных условиях оба ЭМИ присутствуют на рабочих местах одновременно.

Показано, что решение проблемы состоит в разделении (расфильт-ровке) ЭМИ промышленной частоты 50 Гц и компьютерного ЭМИ в полосе частот 5 Гц... 2 кГц, (что встречает трудности ввиду близости значений промышленной частоты /о = 50 Гц и частот спектра ЭМИ ЭВМ, - например, частоты/i первой гармоники сигнала кадровой развертки дисплея). Предложен и реализован новый способ определения уровней низкочастотного ЭМИ в виде ИК, состоящего из малогабаритной антенны и портативного компьютера Notebook с автономным источником питания. Расфильтровка ЭМИ осуществляется в ИК с помощью исследовательского интерфейса DSP, в качестве которого использована звуковая карта Cristal 4235 на базе однокристального 16-разрядного цифрового сигнального процессора АЦП/ЦАП, встроенного в ЭВМ, который выполняет роль анализатора частотного спектра принимаемого сигнала.

стандартный (аттестованный и калиброванный) измеритель ЭМИ (например, В&Е-метр в случае определения уровней ЭМИ ЭВМ), с помощью которого определяются суммарное значение Э двух уровней ЭМИ: исследуемого Эх , создаваемого внешним источником (средствами электронно-вычислительной, офисной и бытовой техники), и Э0, создаваемого источниками ЭМИ с частотой /0 = 50 Гц.

На втором этапе с помощью ИК программным путем по спектрограмме, показанной на рис.5, определяются относительные уровни 50 -энергии ЭМИ промышленной частоты 50 Гц и 5Л - энергии ЭМИ л-ой составляющей спектра исследуемого ЭМИ Эх, п [1; АС; где N - число гармоник исследуемого ЭМИ, попадающих в полосу частот 5 Гц...2 кГц. Затем в ИК рассчитываются уровни Э0 и Эх, причем, разработаны два варианта реализации предложенного алгоритма и программного обеспечения. Первый вари-

Реальная спектро-

Рис. 5

грамма, наблюдаемая на экране ИК, показана на рис.5. На оси ординат отложены уровни сигнала в дБ/В; на оси абсцисс - частоты 30 Гц...2 кГц. Предложенный способ осуществляется в три этапа. На первом этапе вместо ИК используется

ант применяется в случае неравенства частоты первой гармоники кадровой развертки дисплея обследуемой ЭВМ: Ф/о = 50 Гц, когда все уровни 5о и 5„ на спектрограмме могут быть выделены, измерены и даже проконтролированы визуальным путем; второй - при/„ =/0 = 50 Гц, когда порядок действий становится более сложным. ИК и предложенный способ были использованы для определения уровней низкочастотного ЭМИ на рабочих местах, оснащенных средствами электронно-вычислительной и другой радиоэлектронной техники. В Таблице б приводятся реальные результаты экспертизы

Результаты измерения Е_Таблица 6

Номер помещения Результат измерения В&Е-метром Е, В/м Результат определения ЭМИ 50 Гц Ео, В/м Результат определения ЭМИ ЭВМ Ех, В/м

1 370 367,4 43,7

2 26 8,1 24,7

3 29 28,7 4,1

"для трех помещений, где присутствие ЭМИ с частотой 50 Гц весьма заметно влияет на результаты определения уровней ЭМИ Ех, создаваемых ЭВМ.

В первом помещении общий повышенный уровень ЭМИ объясняется выходом из строя сибтемы заземления (см. данные Таблицы 6). В двух других помещениях, где уровень компьютерного ЭМИ Ех не превышает нормы 25 В/м, в соответствии с действующими методиками следовало бы сделать ошибочный вывод о том, что «виновницей» является ЭВМ, подлежащая замене. Применение ИК, напротив, позволяет четко установить, что и ЭМИ ЭВМ, и ЭМИ с частотой 50 Гц в данном случае удовлетворяют установленным нормам.

В заключение раздела сформулирован вывод о том, что применение аналогичных компьютерных комплексов позволяет существенно повысить метрологическую точность экспертизы ЭМИ, создаваемых РТО различного назначения в полосе частот, включающей промышленную частоту 50 Гц, что имеет важное практическое значение.

Заключение содержит формулировку основных результатов выполненного диссертационного исследования.

Приложения включают материалы, не вошедшие в основные разделы диссертации.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Цвилий Т.А. Измерения при строительстве и эксплуатации систем сотовой связи // «Телекоммуникационное поле регионов». №2(14).Самара. 2001. - С.38 - 40.

2. Цвилий Т.А. Малогабаритный компьютерный комплекс для электромагнитного мониторинга инфокоммуникационного оборудования // Докл. 1 МНТК «Средства и технологии телекоммуникаций», Одесса, Украина.2002 - С. 80 - 84.

3. Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Электромагнитная безопасность перспективных систем мобильной связи // Труды международной академии связи. №2(23). 2002 -С.26 - 30.

4. Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Повышение электромагнитной безопасности систем мобильной связи // Тез. док. МНТК «Развитие мобильной связи в России». - Москва, 2002.-С. 193-196.

5. Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Электромагнитная безопасность систем мобильной связи // Док. МС «Европейское сотрудничество в области развития мобильной персональной связи». Москва, 2002. - С. 196 - 206, (рус. и англ).

6. Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Архитектура систем активной защиты с повышенным уровнем электромагнитной безопасности // «Электромагнитная совместимость и имитационное моделирование инфокоммуникационных систем». Сборник научных трудов ПГАТИ- М.: Радио и связь, 2002. - С. 6 - 12.

7. Маслов О.Н., Толмачев В.Б., Цвилий Т.А. Спектральный способ определения уровней низкочастотного электромагнитного излучения // «Электромагнитная совместимость и имитационное моделирование инфокоммуникационных систем». Сборник научных трудов ПГАТИ. М.: Радио и связь, 2002. - С. 109 -119.

8. Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Применение имитационного моделирования в интересах экспертизы безопасности РЭС по ЭМИ // Тез. док. IX РНК ПГАТИ. Самара 2002.-С. 116-117.

9. Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Электромагнитная безопасность перспективных систем мобильной связи. // Тез. док. IX РНК ПГАТИ. Самара 2002. - С. 117 - 118.

10. Кустова М.Н., Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Электромагнитная безопасность компьютерных рабочих мест // «Вестник связи», №2, 2003. - С. 43 - 51.

11. Лакеев В.Н., Маслов О.Н., Рябушкин А.В., Цвилий Т.А. Электромагнитная безопасность систем сотовой связи стандарта ММТ-450 // Тез. док. X РНК ПГАТИ. Самара 2003.-С. 126.

12. Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Электромагнитная безопасность перспективных систем мобильной связи //.Тез. док.Х РНК ПГАТИ. Самара 2003. - С. 120.

13. Кустова М.Н., Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Особенности санитарной паспортизации компьютерных рабочих мест по фактору электромагнитного излучения // Тез. док. X РНК ПГАТИ. Самара 2003. - С. 128.-

14. Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Повышение электромагнитной безопасности окружающей среды в системах мобильной связи // Тез. док. ВНТС «Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф». Пенза 2003.-С. 41-43.

15. Цвилий Т.А. Оценка эффективности функционирования радиотехнического объекта // Тез. док. ВНТС «Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф». Пенза 2003.- С. 45 - 46.

16. Цвилий Т.А. Анализ эффективности функционирования радиотехнического объекта с применением статистического имитационного моделирования // Инфо-коммуникационные технологии, №2, 2003. - С. 12 - 16.

Подписано в печать 30.10.03 Формат 60x84'/,« Бумага писчая № 1 Гарнтура Тайме Печать оперативная Усл. печ. л. 0,93 Физ. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз.

Типография Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информатики (г. Самара) 443010, г. Самара, ул. Л. Толстого, 23. Тел. (8462) 39-11-81

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РТО.

1.1. Электромагнитная экспертиза радиотехнических объектов.

1.1.1. Нормативная база для проведения экспертизы по ЭМИ.

1.1.2. Особенности проведения экспертизы безопасности РТО по фактору ЭМИ.

1.1.3. Экспертиза по ЭМИ как планируемый научный эксперимент.

1.2. Принципы создания имитационных моделей РТО.

1.2.1. Устойчивые распределения в статистическом имитационном моделировании.

1.2.2. Процедура разыгрывания случайных чисел, подчиняющихся устойчивому закону.

1.3. Имитационная модель РТО.

1.4. Выводы.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РТО РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

2.1. Анализ эффективности функционирования радиотехнического объекта с применением статистического имитационного моделирования.

2.1.1. Имитационная модель функционирования РТО.

2.1.2. Результаты расчетов.

2.2. Архитектура САЗ с повышенным уровнем электромагнитной безопасности для окружающей среды.

2.2.1. Имитационная модель САЗ с повышенным уровнем электромагнитной безопасности для окружающей среды.

2.2.2. Результаты расчетов.

2.3. Повышение электромагнитной безопасности систем мобильной связи по фактору ЭМИ.

2.3.1. Пути повышения электромагнитной безопасности CMC.

2.3.2. Результаты расчетов.

2.4. Выводы.

3. ПОВЫШЕНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ ПРИ ОЦЕНКЕ БЕЗОПАСНОСТИ КОМПЬЮТЕРНЫХ РАБОЧИХ МЕСТ.

3.1. Особенности ЭМИ ЭВМ.

3.2. Особенности оценки безопасности уровней ЭМИ на частотах

50 Гц.2 кГц.

3.3. Повышение метрологической точности экспертизы.

3.4. Выводы.

Диссертационная работа посвящена рассмотрению круга вопросов, связанных с оценкой функционирования радиотехнических объектов (РТО) различного назначения, в интересах повышения электромагнитной безопасности окружающей среды.

Актуальность темы диссертации. Развитие инфокоммуникаций в XXI веке прогнозируется по трем основным направлениям. Во-первых, это интенсивное расширение традиционных сетей телекоммуникаций, -всех видов телефонии и передачи данных. Во-вторых, повсеместное распространение Internet и внедрение его идеологии в массовое сознание. Третьим фактором является рост пространственно-временной мобильности общества: желание людей обмениваться информацией всегда и везде, независимо от используемых технологий и средств связи. Ожидается глобальное распространение ряда новейших инфокоммуникационных услуг, - включая мобильный электронный бизнес и торговлю, мультимедийные технологии и т.п. Чтобы обеспечить их высокое качество, зоны обслуживания операторов связи должны постоянно расширяться, - так что вся поверхность Земли должна быть покрыта «слоем» электромагнитного излучения (ЭМИ). Поэтому можно утверждать, что обеспечение безопасности инфокоммуникационных систем массового применения по фактору ЭМИ является актуальной научно-технической проблемой, для решения которой сегодня необходимо использовать комплексный (системный) подход. Проблеме обеспечения электромагнитной безопасности окружающей среды посвящены публикации А. Бузова, В. Романова, В. Кубанова, О. Мас-лова, Ю. Сподобаева, Л. Агафонова, Ю. Кольчугина, М. Рудакова.[1, 42, 43 и др.]

Рост числа РТО, многообразие и сложность систем и объектов радиосвязи, радиовещания и телевидения, а также разработка новых инфо-коммуникационных технологий, стимулируют поиск наиболее эффективных форм проведения экспертизы их безопасности. Учитывая, что воздействие РТО на широкие и разнородные массы людей (производственный персонал, население, пользователи связью) носит случайный характер, задача оценки влияния ЭМИ на окружающую среду ведет к необходимости использования таких разделов современной науки, как теория вероятностей (ТВ), математическая статистика, а также метод статистического имитационного моделирования (СИМ). Это тем более актуально, что проведение исследований физическими методами в объеме, гарантирующем репрезентативность выборок и убедительную достоверность полученных данных, представляется в данном случае неприемлемым - поскольку речь идет о воздействии на коллективы людей.

В рамках метода СИМ, с точки зрения современной ТВ, представляющий интерес результат функционирования РТО представляет собой функцию в виде обобщенной суммы случайных аргументов (моделирующих процесс воздействия ЭМИ на окружающую среду) и определяется через совокупность ассоциативных и коммутативных операций, которые имеют стохастический характер. В условиях применимости предельных теорем (ПТ) ТВ [14, 15 и др.] указанные функции подчиняются законам, которые составляют специальные классы предельных функций распределения. Значительный вклад в изучение ПТ ТВ и свойств предельных распределений внесли А. Ляпунов, П. Леви, А. Хинчин, Б. Гнеденко, А. Колмогоров, В. Золотарев, И. Ширяев, С. Рачев, Г. Самородницкий и другие отечественные и зарубежные ученые [15, 16, 35, 36, 101]. Предельные законы наилучшим образом аппроксимируют распределения моделируемых случайных величин и процессов, если последние удовлетворяют условиям применимости ПТ ТВ. Одной из наиболее универсальных моделей СИМ, позволяющей, в частности, получить все типовые варианты распределений, представляющие практический интерес (финитные варианты экспоненциального и нормального, а также равномерный закон), является семейство одномерных устойчивых распределений. В этом плане ПТ ТВ являются теоретической основой для построения наиболее общих и достоверных моделей для исследования путей повышения электромагнитной безопасности РТО различного назначения. При проведении исследований с применением СИМ автор опирался на работы Н. Бусленко, А. Лебедева, Б. Левина, В. Шварца, О. Маслова и Э. Димова [5, 29, 30, 48 и др.].

Изложенное позволяет считать тематику диссертационной работы актуальной и важной - как в теоретическом, так и в практическом плане.

Практическая значимость работы. В диссертации показано, что использование разработанных имитационных моделей позволяет эффективно решать задачи, связанные с проведением экспертизы по ЭМИ РТО различного назначения. Применение в современных системах мобильной и сотовой связи (CMC) новых технологий (управление излучаемой мощностью, использование интеллектуальных адаптивных антенн), дает существенное снижение нагрузки на окружающую среду по фактору ЭМИ. Совмещение в системах активной защиты (САЗ) [34] источников полезного сигнала и помехи ведет к снижению электромагнитной опасности для личного состава при заданной эффективности САЗ. Применение методики СИМ повышает точность расчетов зоны обслуживания РТО, работающего в УВЧ диапазоне, что позволяет уменьшить мощность передатчика и тем самым увеличить безопасность окружающей среды по фактору ЭМИ.

Научная новизна работы и личный вклад автора. Автором впервые рассмотрены вопросы, связанные с применением СИМ в интересах повышения электромагнитной безопасности РТО. В рамках метода СИМ реализован способ получения случайных чисел (СЧ) с заданным законом распределения и требуемой точностью, проведены тестовые расчеты и испытания этого способа. Получены количественные результаты и выполнен анализ применения новых технологий в CMC для повышения безопасности окружающей среды по фактору ЭМИ. Разработан пакет прикладных программ для вероятностного моделирования параметров ЭМИ рассмотренных РТО методом Монте-Карло на основе устойчивых моделей. Все научные результаты и выводы, содержащиеся в диссертации, получены и сформулированы автором впервые и лично. Наличие соавторов отражено в списке литературы, который включает перечень публикаций соискателя.

Цель и задачи исследований. Целью диссертации является исследование путей повышения безопасности РТО различного назначения для окружающей среды по фактору ЭМИ. Достижение этой цели обеспечивается путем постановки и решения следующих задач:

- реализация в рамках метода СИМ способа получения СЧ с заданным законом распределения и требуемой точностью его воспроизведения;

- проведение тестовых расчетов и испытаний данного способа получения СЧ с заданным законом распределения;

- создание модели функционирования РТО УВЧ диапазона с применением СИМ в интересах улучшения экологической обстановки вокруг РТО по фактору ЭМИ;

- анализ возможности построения архитектуры САЗ с повышенным уровнем безопасности для окружающей среды по фактору ЭМИ;

- оценка эффективности применения в CMC технологии управления излучаемой мощностью для повышения их электромагнитной безопасности для окружающей среды;

- оценка эффективности применения в CMC адаптивных антенн для снижения нагрузки на окружающую среду по фактору ЭМИ;

- разработка пакета прикладных программ для вероятностного моделирования результатов функционирования РТО в интересах обеспечения щ их безопасности для окружающей среды по фактору ЭМИ с применением устойчивых моделей;

- разработка способа повышения метрологической точности при проведении экспертизы безопасности РТО по ЭМИ и измерительного комплекса (ИК) для реализации данного способа.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, • трех разделов (глав), заключения, списка литературы и приложений. Она содержит 190 страниц машинописного текста, в том числе 44 иллюстрации и 73 таблицы; библиография включает 112 наименований.

3.4. Выводы

В третьей главе рассмотрены особенности оценки электромагнитной безопасности РТО по ЭМИ. В частности, отражены пути снижения методической погрешности измерения уровней ЭМИ на компьютерных рабочих местах, возникающей ввиду влияния ЭМИ промышленной частоты 50 Гц.

Показано, что решение проблемы состоит в разделении (расфильт-ровке) ЭМИ промышленной частоты 50 Гц и компьютерного ЭМИ в полосе частот 5 Гц. 2 кГц, (что встречает трудности ввиду близости значений промышленной частоты /о = 50 Гц и частот спектра ЭМИ ЭВМ, - например, частоты /1 первой гармоники сигнала кадровой развертки дисплея).

Для повышения метрологической точности экспертизы был предложен и реализован способ определения уровней низкочастотного ЭМИ в виде ИК, который состоит из персональной ЭВМ с интерфейсом выполняющим роль анализатора частотного спектра.

Данный РЖ предложено использовать при проведении экспертизы компьютерных рабочих мест в комплекте со стандартными приборами типа В&Е-метр, - при этом правильность полученных данных в сложных случаях удобно контролировать путем анализа наблюдаемых спектрограмм. Применение портативного компьютерного комплекса с малогабаритными антеннами позволяет исследовать структуру реальных низкочастотных ЭМИ, создаваемых радиоэлектронными средствами различного назначения в полосе частот, включающей промышленную частоту 50 Гц, что имеет важное практическое значение.

С использованием предложенного ИК в 2003 году проведена паспортизация компьютерных рабочих мест в учебных корпусах ПГАТИ. По результатам паспортизации составлены протоколы обследования компьютерных рабочих мест по фактору ЭМИ. Анализ полученных данных показал, что не соответствуют нормам ПДУ ЭМИ в среднем порядка 50% компьютерных рабочих мест (в корпусе 1 - 48,9%; в корпусе 2 - 47,9%) и большинство из них (78,5%) по напряженности £-составляющей ЭМИ, В/м в полосе частот 5 Гц.2 кГц (см. Приложение 4).

Применение ИК и метода спектрального анализа позволило говорить, о том, что причиной превышения норм ПДУ ЭМИ в полосе частот 5 Гц.2 кГц у большинства обследуемых ЭВМ стало влияние промышленной частоты 50 Гц из-за отсутствия качественного заземления, что наглядно показано на рис.3.5-3.16.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе исследованы пути повышения электромагнитной безопасности РТО различного назначения. Показано, что в отличии от детерминистских подходов, не позволяющих учитывать случайный характер воздействия ЭМИ на окружающую среду, метод СИМ является эффективным средством решения задач такого рода. Имитационная модель представляет собой компьютерный аналог реального объекта, заменяющий эксперимент с ним на эксперимент с математической моделью данного объекта на ЭВМ.

При оценке безопасности РТО используемый метод СИМ, позволяет отказаться от проведения дорогих и продолжительных измерений при составлении санитарного паспорта после строительства объекта. Порядок построения модели может быть следующий:

- определение состава исходных данных с учетом банка данных по аналогичным РТО;

- корректировка типовой имитационной модели с целью учета условий работы рассматриваемого конкретного объекта;

- подготовка расчетов на ЭВМ;

- обработка промежуточных и окончательных результатов;

- формулировка выводов по результатам моделирования и экспертизы в целом.

Основой СИМ РТО является один из наиболее эффективных методов исследования сложных систем (в том числе РТО) - метод Монте-Карло, основанный на использовании последовательностей СЧ с заданными статистическими свойствами. Исследован способ моделирования непрерывных СЧ распределенных по финитному устойчивому закону с заданной ИФР. Сформированы массивы значений СЧ, с заданной точностью е соответствующие различным произвольным законам.

В диссертационной работе реализованы методы СИМ для РТО различного назначения. В соответствии с методикой СИМ, при создании моделей, были сформулированы задачи моделирования; дано содержательное описание объекта моделирования; была произведена разработка математической модели; реализованы соответствующие компьютерные модели; были произведены компьютерные эксперименты, статистическая обработка и интерпретация полученных результатов.

В диапазоне УВЧ сегодня работают системы сотовой связи, телевизионные, вещательные и другие РТО. Метод СИМ с использованием принципа Монте-Карло применен для исследования и прогнозирования эффективности работы РТО в диапазоне УВЧ. Показано, что применение методов статистического расчета зоны обслуживания РТО по сравнению с детерминистскими позволяет повысить точность ее расчетов, что дает возможность снизить мощность передатчика, а, следовательно, увеличить безопасность окружающей среды по фактору ЭМИ.

Освещены вопросы моделирования САЗ с повышенным уровнем безопасности по ЭМИ. Общим недостатком САЗ, предназначенных для затруднения перехвата конфиденциальной информации, обрабатываемой в РТО различного назначения, является увеличение уровней ЭМИ, негативно воздействующего на окружающую среду (производственный персонал, личный состав, население). Совмещение в САЗ источников полезного сигнала и помехи ведет к снижению электромагнитной опасности для личного состава при заданной эффективности САЗ.

Выполнен анализ целесообразности применения двух методов повышения эффективности CMC: управления излучаемой мощностью и применения адаптивных антенн, с точки зрения повышения безопасности CMC по фактору ЭМИ. Отмечено, что метод СИМ является эффективным средством для анализа степени безопасности CMC по фактору ЭМИ - с учетом использования новых технологий и оценки их влияния на экологическую обстановку вблизи РТО. Применение в современных CMC исследованных технологий, дает существенное снижение нагрузки на окружающую среду по фактору ЭМИ.

Важным направлением в безопасности РТО являются вопросы повышения метрологической точности при проведении экспертизы безопасности РТО по ЭМИ. В частности, рассмотрены пути снижения методической погрешности измерения уровней ЭМИ на компьютерных рабочих местах, возникающей ввиду влияния ЭМИ промышленной частоты 50 Гц. Решение проблемы состоит в разделении (расфильтровке) ЭМИ промышленной частоты 50 Гц и компьютерного ЭМИ в полосе частот 5 Гц. 2 кГц. Предложен и реализован способ определения уровней низкочастотного ЭМИ в виде измерительного комплекса. Применение аналогичных компьютерных комплексов позволяет существенно повысить метрологическую точность экспертизы ЭМИ, создаваемых РТО различного назначения в полосе частот, включающей промышленную частоту 50 Гц, что имеет важное практическое значение.

В диссертации показано, что использование разработанных имитационных моделей позволяет эффективно решать задачи, связанные с оценкой безопасности РТО по фактору ЭМИ.

1. Агафонов Л.К. Техногенные электромагнитные излучения и их влияние на экосферу Земли // Электросвязь.- 1997.-№9. С. 30-32.

2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. 2-е изд. - М.: Наука, 1976.-279 с.

3. Бакланов И.Г. Технологии измерений в современных телекоммуникациях- М.: Эко-Трендз, 1997. 140 с.

4. Блохин В.Г., Глудкин О.П., Гуров А.И., Ханин М.А. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов. М. Радио и связь, 1997. -230 с.

5. Бусленко Н. П. Моделирование случайных систем. М.: Наука, 1978.-568 с.

6. Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки М.: Советское радио, 1968.-448 с.

7. Вапник В.Н., Стефанюк А.Р. Непараметрические методы восстановления плотности вероятности // Зарубежная радиоэлектроника. 1982.- № 9. - С. 46-50.

8. Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой связи. ГН 2.1.8./2.2.4.019-94. -М.: Госкомсанэпиднадзор России, 1995.

9. Временные санитарные нормы и правила для работников вычислительных центров. Минздрав СССР, 1988.

10. Временные санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электромагнитных полей, создаваемых радиотехническими объектами. № 2963-84. Минздрав СССР, 1984.

11. Гай, Леманн, Стоунбридж. Применение электромагнитной энергии в терапии // ТИИЭР. 1974.-Т.62.- №1. - С. 66-93.

12. Гамровски Б., Рачев С. Финансовые модели, использующие устойчивые законы. // Обозрение прикладной и промышленной математики. -1995. Т. 2, вып.4. - С. 556-604.

13. Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы. СанПиН 2.2.2.542-96. М.: Госкомсанэпиднадзор России, 1996.

14. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: Высшая школа, 1977.—480 с.

15. Гнеденко Б. В. Курс теории вероятностей М.: Наука, 1969. - 400 с.

16. Гнеденко Б.В., Колмогоров А.Н. Предельные распределения для сумм независимых случайных величин. -М.; -Л.: Гостехиздат, 1949.-264 с.

17. ГОСТ 12.1.002-84. ССБТ. Электрические поля промышленной частоты (50 Гц). Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах. Введен 05.12.84 г., №4103.

18. ГОСТ 12.1.045-84. ССБТ. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля. Введен 15.09.84 г., №3236.

19. ГОСТ Р 50008-92. Устойчивость к радиочастотным электромагнитным полям в полосе 26 1000 МГц. Технические требования и методы испытаний. Введен 15.07.92, №697.

20. ГОСТ Р 50829-95. ССБТ. Безопасность радиостанций, радиоэлектронной аппаратуры с использованием приемопередающей аппаратуры и их составных частей. Общие требования и методы испытаний. Введен 23.10.95, №546.

21. ГОСТ Р 50923-96. ССБТ. Дисплеи. Рабочее место оператора. Общие эргономические требования и требования к производственной среде. Методы измерения. Введен 10.07.96, №451.

22. ГОСТ Р 50948-96. ССБТ. Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности. Введен 11.09.96, №576.

23. ГОСТ Р 50949-96. ССБТ. Средства отображения информации индивидуального пользования. Методы измерений и оценки эргономических параметров и параметров безопасности. Введен 11.09.96, №577.

24. ГОСТ Р МЭК 335-2-25-94. Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Дополнительные требования к микроволновым печам и методы испытаний. Введен 09.02.94 г., №16.

25. Григоровский Л.Ф., Красов В.Г., Крыжин В.И., Сафаров Р.Т. Моделирование на ЭВМ методов преобразования и передачи случайных сигналов. Л.: ЛЭИС, 1985. - 68 с.

26. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. -М.: Эко-Трендз, 1996. 240 с.

27. Димов Э.М., Маслов О.Н., В. Чаадаев. Реинжиниринг в компании электросвязи: аспект электромагнитной безопасности // Вестник связи International. 2001- №6. - С. 21-24.

28. Димов Э.М., Маслов О.Н., Швайкин С.К. Имитационное моделирование, реинжиниринг и управление в компании сотовой связи (новые информационные технологии). М.: Радио и связь, 2001. - 256 с.

29. Евлахов JI. Г., Константинов В.М. Системы со случайными параметрами. М.: Наука, 1976. - 568 с.

30. Ермаков С. М. Курс статистического моделирования. М.: Радио и связь, 1982,-250 с.

31. ЗЗ.Заездный A.M. Основы расчетов по статистической радиотехнике. -М.: Связь, 1969.34.3ащита от радиопомех. Под ред. М.В. Максимова. М.: Советское радио, 1976.-496 с.

32. Золотарев В. М. Одномерные устойчивые распределения. М.: Наука, 1983.-304 с.

33. Золотарев В. М. Современная теория суммирования независимых случайных величин. М.: Наука, 1986.-416 с.

34. Инструкция о порядке проведения аттестации рабочих мест по условиям труда. Минтруда РСФСР, №2 от 08.01.92.

35. Калинин А.И., Черенкова E.JI. Распространение радиоволн и работа радиолиний. М.: Связь, 1971.-438 с.

36. Кендалл М., Стьюарт А. Теория распределений. М.: Наука, 1966. -576 с.

37. Кирюшин Г.В., Маслов О.Н., Шаталов В.Г. Проектирование, развитие и электромагнитная безопасность сетей сотовой связи стандарта GSM. М.: Радио и связь, 2000. -148 е.: ил.

38. Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. -М.: Связь, 1969.-367 с.

39. Кольчугин Ю.И. Система защиты окружающей среды и человека от воздействия электромагнитных полей // Электросвязь 1997 - №1. -С. 15-16.

40. Кубанов В.П., Маслов О.Н., Сподобаев Ю.М. Электромагнитная экспертиза независимость и компетентность // Телекоммуникационное поле регионов, №3(7), 1999. - С. 22-25.

41. Курганов Л.С., Шаров Э.Э. Техника измерения напряженности поля радиоволн. М.: Радио и связь, 1982. - 128 с.

42. Кустова М.Н. Моделирование уровней и структуры техногенного фона ЭМИ на основе устойчивых распределений // «Информатика, радиотехника. Связь». Сборник трудов ученых Поволжья, АТИ, вып. №5. Самара, 2000. С. 52-56.

43. Кустова М.Н., Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Особенности санитарной паспортизации компьютерных рабочих мест по фактору электромагнитного излучения // Тезисы докладов Х-й Российской научной конференции. Самара 2003. С. 128.

44. Лебедев А.Н. Моделирование в научно-технических исследованиях. М.: Радио и связь, 1989. - 223 с.

45. Левин Б. Р., Шварц В. Вероятностные модели и методы в системах связи и управления. М.: Радио и связь, 1985. - 312 с.

46. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники -М.: Сов. Радио, 1989. 656 с.

47. Маслов О. Н. Устойчивые распределения и их применение в радиотехнике. М.: Радио и связь, 1994. - 152 с.

48. Маслов О.Н. // Известия вузов. Радиоэлектроника. 1992. Т.35. №1. С.62.

49. Маслов О.Н. // Радиотехника и электроника. 1994. Т.39. №1. С.6.

50. Маслов О.Н. Вероятностное моделирование и нормирование уровней электромагнитного фона // Труды Международной Академии связи, №2(6), 1998. С. 12-16.

51. Маслов О.Н. Моделирование плотностей распределения погрешностей измерений с помощью устойчивых законов // Радиотехника. -1998.-№7.-С. 6-9.

52. Маслов О.Н. Экспертиза излучающего объекта как планируемый научный эксперимент // Тезисы докладов LII Научной сессии РНТО РЭС им. A.C. Попова. Часть II. М.: 1997. - С. 149-150.

53. Маслов О.Н. Электромагнитная безопасность радиоэлектронных средств. М.: Связь и бизнес, 2000. - 82 с.

54. Маслов О.Н., Кустова М.Н., Цвилий Т.А. Электромагнитная безопасность компьютерных рабочих мест // Вестник связи. 2003. -№2.-С. 43-51.

55. Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Повышение электромагнитной безопасности систем мобильной связи // Тезисы докладов Международной конференции «Развитие мобильной связи в России». Москва, 2002.-С. 193-196.

56. Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Применение имитационного моделирования в интересах экспертизы безопасности РЭС по ЭМИ // Тезисы докладов IX Российской научной конференции. Самара, 2002. - С. 116-117.

57. Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Электромагнитная безопасность перспективных систем мобильной связи. // Труды Международной академии связи. №2 (23). 2002. С. 26-30.

58. Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Электромагнитная безопасность перспективных систем мобильной связи. // Тезисы докладов IX-й Российской научной конференции. Самара, 2002. - С. 117-118.

59. Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Электромагнитная безопасность перспективных систем мобильной связи. // Тезисы докладов Х-й Российской научной конференции. Самара, 2003. - С. 120.

60. Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Электромагнитной безопасности систем мобильной связи // Доклады Международного семинара «Европейское сотрудничество в области развития мобильной персональной связи». Москва, 2002. - С. 196-206 (рус. и англ).

61. Маслов О.Н., Цвилий Т.А., В.Н. Лакеев, A.B. Рябушкин. Электромагнитная безопасность систем сотовой связи стандарта NMT-450 // Тезисы докладов Х-й Российской научной конференции. Самара, 2003.-С. 126.

62. Маслов О.Н., Цвилий Т.А. Повышение электромагнитной безопасности окружающей среды в системах мобильной связи // Тезисы докладов ВНТС «Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф». Пенза, 2003. - С. 41-43.

63. Митропольский А. К. Техника статистических вычислений. М.: Наука, 1971.-576 с.

64. Определение плотности потока мощности в местах размещения радиосредств, работающих в диапазоне 700 МГц 30 ГГц. МУК 4.3.043-96.-М.: Госкомсанэпиднадзор России, 1996.

65. Определение уровней электромагнитного поля в местах размещения средств телевидения и ЧМ-радиовещания. МУК 4.3.045-96. -М.: Госкосанэпиднадзор России, 1996.

66. Определение уровней электромагнитного поля в местах размещения средств и объектов сухопутной подвижной радиосвязи ОВЧ и УВЧ диапазонов. МУК 4.3.046-96. М.: Госкомсанэпиднадзор России, 1996.

67. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. -М.: Воениздат, 1989.

68. Панченко В.Е., Гайдутдинов Т.А. и др. Сочетание статистических и детерминистских методов расчета радиополя в городских условиях // Электросвязь.- 1998. №4. - С. 31-33.

69. Петров В. В. Предельные теоремы для сумм независимых случайных величин. М.: Наука, 1987. - 320 с.

70. Пешель М. Моделирование сигналов и систем.: Пер. с нем. М.: Мир, 1981.-300 с.

71. Предельно-допустимые уровни воздействия электромагнитного излучения диапазона частот 10 60 кГц. №5803-91. - М.: Минздрав России,1991.

72. Предельно-допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц: СН. № 3206-85. Минздрав СССР, 1986.

73. Переменные магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.723-98. Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава РФ, 1999 г.

74. Принципы вероятностного моделирования при экспертизе электромагнитной безопасности РЭС // С-Пб.: 2000 С. 32-36.

75. Рудаков М.Л. Зарубежные гигиенические стандарты на параметры электромагнитных воздействий в диапазоне радиочастот // Зарубежная радиоэлектроника.-№8 1997. - С. 56-60.

76. Санитарные нормы дифференцированных по частоте предельно-допустимых уровней для населения электромагнитного поля (ОВЧ диапазона волн), создаваемых телевизионными станциями. №42-128-4262-87.-М.: Минздрав СССР, 1987.

77. Санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях. МСанПиН 001-96, Госкомсанэпиднадзор России, 1996 г.

78. Санитарные нормы и правила выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты (50 Гц). СанПиН 5802-91. -М.: Госкомсанэпиднадзор России, 1993.

79. Связь с подвижными объектами а диапазоне СВЧ. Под ред. Джейк-са У.К. М.: Связь, 1979. - 520 с.

80. Сети телевизионного и звукового ОВЧ ЧМ вещания. Справочник. -М.: Радио и связь, 1988. 144 с.

81. Сподобаев Ю.М. Проблемы защиты от электромагнитных излучений // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, Т.У, вып.3(19), 1997. С.95-105.

82. Старр А.Т. Радиотехника и радиолокация. М.: Советское радио, 1960.-670 с.

83. Стогов Г.В., Макшаков A.B., Мусаев A.A. Устойчивые методы обработки результатов наблюдений // Зарубежная радиоэлектроника, 1982.-№9.-С. 3-46.

84. Тихонов В. И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь, 1982.-624 с.

85. Тихонов В. И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем. М.: Радио и связь, 1991. - 608 с.

86. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения: Пер. с англ. М.: Мир, 1984. Т. 2. - 738 с.

87. Цвилий Т.А. Анализ эффективности функционирования радиотехнического объекта с применением статистического имитационного моделирования // Инфокоммуникационные технологии.- №2 2003. -С. 12-16.

88. Цвилий Т.А. Измерения при строительстве и эксплуатации систем сотовой связи // Телекоммуникационное поле регионов.- №2(14).2001.-С. 38-40.

89. Цвилий Т.А. Малогабаритный компьютерный комплекс для электромагнитного мониторинга инфокоммуникационного оборудования // Доклады 1 Международной научно-технической конференции «Средства и технологии телекоммуникаций» Одесса, Украина,2002.-С. 80-84.

90. Цвилий Т.А. Оценка эффективности функционирования радиотехнического объекта // ВНТС «Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф»: Тезисы докладов. Пенза 2003. - С. 45-46.

91. Шалыгин А. С., Палагин Ю. И. Прикладные методы статистического моделирования. JL: Машиностроение, 1986. - 320 с.

92. Шелухин О. И. Негауссовские процессы в радиотехнике. М.: Радио и связь, 1999.-287 с.

93. Шелухин О. И. Радиосистемы ближнего действия. М.: Радио и связь, 1989.-238 с.

94. Шелухин О. И., Беляков И. В. Негауссовские процессы. С.-П.: Политехника, 1992. - 312 с.

95. Ширяев А. Н. Вероятностно-статистические модели эволюции финансовых индексов. // Обозрение прикладной и промышленной математики. 1995. Т. 2, вып.4. С. 527-555.

96. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ). СанПиН №2.2.4/2.1.8.055-96. М.: Госкомсанэпиднадзор России, 1996.

97. Электромагнитная совместимость и имитационное моделирование инфокоммуникационных систем. М.: Радио и связь, 2002. - 288 е.: ил.

98. CCIR, XVth Plenary Assembly. Geneva, V.5, 1982. Comm. 567-2.

99. CENELEC. European Prestandart: ENV 50166-2. Human Exposure to Electromagnetic Fields. High Frequency (100 KHz 300 GHz). January. 1995.

100. E DIN VDE 0848. Sicherheit in elektromagnetischen Feldern. Tell 1: 1995-5; Tell 1991-10.

101. Europian digital cellular telecommunication system (Phase 2). Radio network planning aspects (GSM 03.30). ETSI, Version: 4.2.1, Date: 21. January 1994.