Мерзлікін Анатолій Олександрович, Антіпов Іван Євгенійович, Сайківська Лілія Федорівна, Бітченко Олександр Миколайович

Прогнозування кумулятивного розподілу тропосферного ослаблення радіохвиль за даними багаторічних метеорологічних спостережень

У роботі детально досліджується вплив дощових опадів на ослаблення радіохвиль у міліметровому діапазоні частот, що є критичним фактором для забезпечення надійності та стабільності систем зв’язку п’ятого покоління (5G). Важливим аспектом є аналіз тропосферного загасання, яке виникає через взаємодію електромагнітних сигналів з атмосферними явищами, зокрема краплями дощу. Це явище суттєво ускладнює передачу даних на високих частотах, особливо в міських умовах із високою щільністю трафіку, що вимагає ретельного врахування при проектуванні мереж. У дослідженні розглядаються три основні підходи до визначення залежності інтенсивності опадів для міста Харків: використання локальних метеорологічних вимірювань, аналіз даних із різних джерел та рекомендацій Міжнародного союзу телекомунікацій (ITU). Особливу увагу приділено порівнянню точності цих джерел, які можуть значно відрізнятися за актуальністю, тривалістю спостережень, географічним охопленням, методологією збору та рівнем узагальнення. Враховуючи можливість відсутності локальних вимірювань, рекомендується використовувати узагальнені дані ITU, що є одним із найавторитетніших джерел для інженерних розрахунків. Це забезпечує достатню точність для проектування мереж, дозволяючи враховувати реальні атмосферні умови. Отримані результати дозволяють обґрунтовано підбирати параметри радіообладнання, визначати оптимальний частотний діапазон, довжину траси та допустимі рівні загасання, що є важливими етапами у створенні сучасних безпроводових телекомунікаційних систем. Такі системи здатні функціонувати в умовах змінного атмосферного впливу, що підвищує їхню надійність та ефективність. Запропонований підхід є корисним для інженерів, дослідників і розробників, що працюють над оптимізацією мереж нового покоління в реальних кліматичних умовах. Це дозволяє підвищити точність проектування та зменшити ризики втрат сигналу, забезпечуючи стабільність та якість зв’язку навіть у складних погодних умовах. Враховуючи швидкий розвиток телекомунікаційних технологій, важливо враховувати атмосферні фактори для забезпечення безперебійної роботи мереж, що особливо актуально для міських центрів із високою щільністю населення та інтенсивністю трафіку. Таким чином, дослідження сприяє покращенню методів прогнозування та адаптації систем зв’язку до змінних атмосферних умов, що є важливим для розвитку сучасних телекомунікаційних інфраструктур і забезпечення їхньої стабільної роботи в довгостроковій перспективі.

Ключові слова: прогнозування, радіохвилі, тропосфера, безпроводові мережі, спостереження

Merzlikin Anatolii, Antipov Ivan, Saikivska Liliia, Bitchenko Oleksandr

Forecasting the Cumulative Distribution of Tropospheric Radio-Wave Attenuation Based on Long-Term Meteorological Observations

The article investigates in detail the effect of rainfall on the attenuation of radio waves at millimetre-wave frequencies, a critical factor for ensuring the reliability and stability of fifth-generation (5G) communication systems. An important aspect is the analysis of tropospheric attenuation, which occurs when electromagnetic signals interact with atmospheric phenomena, particularly raindrops. This phenomenon significantly complicates data transmission at high frequencies, especially in urban environments with high traffic density, requiring careful consideration in network design. The study considers three main approaches to determining rainfall intensity dependence for the city of Kharkiv: the use of local meteorological measurements, analysis of data from various sources, and recommendations of the International Telecommunication Union (ITU). Particular attention is paid to comparing the accuracy of these sources, which can differ significantly in terms of relevance, observation duration, geographical coverage, collection methodology, and level of generalisation. Given the possibility that local measurements may not be available, it is recommended to use ITU aggregated data, which is one of the most authoritative sources for engineering calculations. This provides sufficient accuracy for network design, enabling consideration of real atmospheric conditions. The results obtained allow us to select radio equipment parameters reasonably and determine the optimal frequency range, route length, and acceptable attenuation levels, which are important steps in creating modern wireless telecommunications systems. Such systems can operate under variable atmospheric conditions, increasing their reliability and efficiency. The proposed approach is helpful for engineers, researchers, and developers working to optimise next-generation networks in real-world climatic conditions. It improves design accuracy and reduces the risk of signal loss, ensuring stable, high-quality communication even in challenging weather conditions. Given the rapid development of telecommunications technologies, it is essential to consider atmospheric factors to ensure the safe and reliable operation of networks, especially in urban centres with high population density and traffic intensity. Thus, the study contributes to improving methods for predicting and adapting communication systems to changing atmospheric conditions, which is essential for the development of modern telecommunications infrastructures and for ensuring their long-term stable operation.

Keywords: forecasting, radio waves, troposphere, wireless networks, observations