Автономные информационные системы: энергия, связь, восстановление

О курсе

Курс «Автономные информационные системы: энергия, связь, восстановление» — инженерная дисциплина о том, как информационная система продолжает работать, когда исчезает то, на чём она держится: электросеть, провайдер, облако, домен, поставщик запчастей, сервисный центр. Это не курс по выживанию и не сборник советов. Предмет — три области, которые обычно преподаются порознь и потому почти никогда не сводятся вместе: электропитание малых систем, вычислительная платформа и её ремонт, связь и данные в условиях изоляции.

Объединяет их один вопрос: какое минимальное техническое решение сохраняет работоспособность при отказе внешней инфраструктуры и как это проверить, а не предположить. Последняя часть — не оговорка. Курс устроен так, что каждое числовое утверждение в нём либо вычислено программой, которую можно запустить, либо измерено процедурой, которую можно повторить, либо процитировано из стандарта с точным указателем. Четвёртого класса утверждений в курсе нет, и это главное его свойство.

Курс построен вокруг трёх идей. Первая — отказ есть цепочка: ломается не «электричество» и не «интернет», а последовательность генерация → передача → распределение → преобразование → потребитель и последовательность канал → адресация → имена → сертификаты → аутентификация → сервис; отказ любого звена рвёт всю цепочку. Вторая — измерение прежде вывода: всякое число о потреблении, дальности, ёмкости или тепле должно быть получено прибором или расчётом с явно названной погрешностью, а не взято «по опыту». Третья — проверяемость вместо правдоподобия: лабораторная работа обязана быть способна опровергнуть утверждение темы; если опыт не может провалиться, он ничего не проверяет.

Что даёт курс

умение разложить собственные сервисы по уровням деградации, применить матрицу сценариев отказа и сформулировать проверяемые требования с допуском и методом проверки;
умение собрать офлайн-профиль узла с манифестом, хешами, подписью и паритетом и проверить его восстановлением повреждённого файла, а не открытием файла;
понимание энергобаланса как почасового расчёта: профиль нагрузки, полезная ёмкость с учётом глубины разряда и КПД, реестр запасов вместо универсального коэффициента;
умение выбрать химию накопителя под задачу, снять разрядную кривую, оценить внутреннее сопротивление и проверить срабатывание защит;
понимание генерации из доступных средств — фотоэлектрика, педальный привод, автомобильный генератор — как преобразования с коэффициентом, который нужно назвать;
умение выбрать и собрать платформу из доступного железа, снять профиль её потребления и отремонтировать типовой отказ по методу «симптом → гипотеза → измерение → вывод»;
умение поставить и восстановить Linux без интернета, поднять локальное зеркало пакетов и провести полный цикл доверенного обновления с карантином и откатом;
умение поднять на одной машине DNS, DHCP, файловый сервис, справочники, git и локальное время, работающие без апстрима;
умение восстановить данные с повреждённого носителя и проверить резервную копию восстановлением сервиса, а не отдельных файлов;
понимание бюджета радиолинии, антенн и цифровых режимов; умение рассчитать запас в децибелах и отличить расчётную дальность от реальной;
умение построить автономную сеть из нескольких узлов и синхронизировать данные без облака;
понимание электромагнитной совместимости, перенапряжений и экранирования как расчётной, а не мистической дисциплины, с явными границами применимости моделей;
навык провести учение на отказ, посчитать метрики готовности и превратить разбор в список доработок.

Результаты обучения

Знать:

классы отказов внешней инфраструктуры, сценарии А–Г курса и уровни деградации L0–L4 с нормативами времени восстановления;
модели энергобаланса, накопителей и генерации, их входные данные и границы применимости (что каждая модель не учитывает);
устройство доверенной цепочки обновлений, офлайн-сервисов и стратегий резервного копирования с проверкой восстановлением;
модели радиолинии (свободное пространство, двухлучевая, дифракция) и их область применимости;
классы электромагнитных воздействий по IEC 61000, механизмы экранирования и защиты вводов;
структуру плана непрерывности, карточек SOP, учения и после-учебного отчёта.

Уметь:

формулировать проверяемые требования с порогом и методом проверки;
рассчитывать энергобаланс узла по профилю нагрузки, выбирать батарею, сечения и предохранители;
поднимать и восстанавливать программный слой узла без интернета и проверять его в изолированном сетевом пространстве;
рассчитывать бюджет радиолинии и экран корпуса и отличать оценку модели от измерения;
подбирать защиту вводов по параметрам шины и рассчитывать заземлитель;
проводить учение, измерять метрики готовности и разбирать расхождения с моделью.

Владеть:

приёмом «предсказать, затем проверить» и записью каждого числа с классом достоверности (вычислено / измерено / цитируется);
симуляторами курса teacher/sim/ и скриптами окружений лабораторных;
процедурой диагностики платы «от входа к нагрузке» и ремонта типовых отказов;
методикой разбора инцидентов без поиска виноватых и ведения журнала узла.

Компетенции

Курс формирует профессиональные компетенции инженера по эксплуатации информационных систем в части обеспечения их непрерывности:

Компетенция	Индикатор	Где формируется
Проектирование автономного электропитания информационной системы	рассчитывает энергобаланс и запас на сценарий, выбирает защиту линии	темы 3–5, раздел 2 КП
Обеспечение работы программного слоя без внешней инфраструктуры	разворачивает и восстанавливает узел без сети по своему документу	темы 2, 7–9, разделы 4–5 КП
Организация резервных каналов связи	рассчитывает радиолинию с моделью рельефа, строит меш-сеть	темы 10–11, раздел 6 КП
Обеспечение электромагнитной стойкости	оценивает экран, выбирает защиту вводов, рассчитывает заземление	тема 12, раздел 7 КП
Управление эксплуатационной готовностью	составляет план непрерывности, проводит учение, ведёт план улучшений	темы 1, 13, раздел 8 КП
Инженерная проверка утверждений	указывает класс и способ проверки каждого числа, опровергает утверждение опытом	все темы

Коды компетенций конкретного образовательного стандарта присваиваются при включении курса в учебный план.

Пререквизиты

Командная строка Linux: файлы, права, процессы, диски и файловые системы, bash — курс «Командная строка Linux», темы 1–16.
Компьютерные сети: адресация, маршрутизация, DNS, DHCP — курс «Компьютерные сети», темы 1–8.
Школьная физика электричества: напряжение, ток, мощность, закон Ома; логарифм и децибел на уровне определения.
Криптография (подписи, ключи) желательна для темы 7 — курс «Криптографические методы защиты информации», темы 10, 14, 15.

Как проверить себя

Готовность по каждой теме видна по трём признакам: журнал лабораторной работы заполнен в графах «предсказание» и «факт», и каждое расхождение между ними объяснено; selftest.sh окружения проходит, а внесённая поломка обнаруживается; ответы практического занятия по своему варианту совпадают с выводом расчётных скриптов. Итог курса — курсовой проект с результатом валидатора VALIDATION: PASSED и протоколом учения, а также ответы на итоговые вопросы этой страницы своими словами и с числами из реестра.

Курсовой проект

«Полигон: проект, сборка, учение» — проект узла по варианту из 16: требования, энергетика, платформа с планом ремонта, программный слой, данные, связь, стойкость с оценкой уязвимости по сценарию Г, регламент и протокол четырёхчасового учения. Каждое число записки — в таблице с фиксированным ID и классом достоверности; валидатор пересчитывает их моделями курса и сверяет статусы требований. Все требования выполнимы в П0. Подробно — вкладка «Курсовой проект».

Связь с другими курсами

Курс не повторяет базовые дисциплины, а опирается на них. Повторное изложение запрещено: если тема уже есть в другом курсе, здесь она сокращается до ссылки.

Что нужно	Где взято	Что делает этот курс
Командная строка, права, процессы, диски, ФС, bash, планировщики	«Linux, терминал и командная оболочка» — темы 1–16	применяет к восстановлению и офлайну, не пересказывает
TCP/IP, адресация, DNS, DHCP, NAT, маршрутизация, TLS	«Компьютерные сети и сетевые технологии» — темы 1–8, 12, 14–18	берёт как данность; настраивает только то, что нужно без интернета
Криптография, PKI, сертификаты, подписи, пароли и ключи	«Криптографические методы защиты информации» — темы 10, 14, 15	применяет к офлайн-цепочке обновлений и локальному доверию
Журнал, восстановление и резервное копирование СУБД	«Базы данных» — тема 13	расширяет на файловые системы и мёртвые носители
Виртуализация и контейнеры как средство изоляции	«Облачные технологии» — темы 2–3	использует как инструмент учебной среды

Формат ссылки — «подробно — курс X, тема N».

Темы курса

Каждая тема включает лекцию (вкладка «Теория»), практику — лабораторную работу или практическое занятие — и дополнительные материалы: вопросы для самопроверки, глоссарий, шпаргалку по инструментам, аннотированный список литературы.

№	Тема	Раздел	Практика
1	Сценарии отказа, уровни деградации и требования	Рамка	ЛР 1
2	Офлайн-профиль узла: состав, проверка, ротация	Рамка	ЛР 2
3	Энергобаланс и архитектура электропитания	Энергия	ПЗ 3, ЛР 3
4	Накопление энергии и преобразователи	Энергия	ЛР 4
5	Генерация	Энергия	ПЗ 5, ЛР 5
6	Платформа из доступного железа: собрать и починить	Железо	ПЗ 6, ЛР 6
7	Автономная ОС и доверенная цепочка обновлений	Программный слой	ЛР 7
8	Локальные сервисы и офлайн-знания	Программный слой	ЛР 8
9	Сохранность и восстановление данных	Программный слой	ЛР 9
10	Радиоканал: бюджет, антенны, приём, цифровые режимы	Связь	ПЗ 10, ЛР 10
11	Автономные сети и синхронизация	Связь	ЛР 11
12	Электромагнитная совместимость, перенапряжения и защита	Стойкость	ПЗ 12, ЛР 12
13	Учения, регламенты, эксплуатационная готовность	Эксплуатация	ПЗ 13, ЛР 13

Последовательность обязательна: каждая тема опирается на предыдущие. Если нужна общая картина, минимальная траектория — темы 1, 3, 6, 7, 9, 10, 12.

Учебная среда

Базовый вариант — П0, и он не требует покупок: Linux на имеющемся ноутбуке, виртуальная машина и скрипты. Всё, что нельзя воспроизвести на обычной машине, вынесено в необязательные расширения и не входит в обязательные требования курсового проекта.

Полигон — синтетическая конфигурация, которую читатель описывает и собирает сам. Никакой вымышленной площадки у курса нет; числовые характеристики Полигона (нагрузка, ёмкость, широта, дистанции) задаются вариантом, поэтому проект не сводится к одному заученному ответу. Полигон существует в трёх версиях, каждая следующая — надмножество предыдущей:

Версия	Что это	Стоимость	Что проверяется
П0	Виртуальная машина и скрипты на ноутбуке	0 ₽	энергобаланс, ОС, сервисы, данные, сеть, расчёты
П1	П0 + мультиметр, USB-тестер, паяльник, плата-донор	~3–5 тыс. ₽	измерения потребления, ремонт, проверка расчётов на железе
П2	П1 + SDR, две платы LoRa, панель 10–50 Вт, АКБ 12 В	~15–20 тыс. ₽	радиоприём, реальная генерация, экранирование

Обязательна только версия П0. Ни одно требование курсового проекта не зависит от покупок; расширения помечены как расширения и в оценку требований не входят.

Рекомендуемая платформа: Debian 13 «trixie» или Ubuntu 26.04 LTS на ноутбуке, 8 ГБ ОЗУ, 20–30 ГБ свободного места. Windows допустим с WSL2 для программных работ. Виртуализация — QEMU/KVM или VirtualBox; сетевые работы выполняются в пространствах имён (unshare -rnm), без прав root.

Набор инструментов и команда установки приведены в первой лабораторной работе; минимальный набор:

sudo apt update
sudo apt install -y qemu-system-x86 qemu-utils python3 python3-numpy python3-matplotlib \
  python3-pandas iproute2 nftables tcpdump dnsmasq unbound chrony samba nfs-kernel-server \
  syncthing git restic testdisk smartmontools cryptsetup par2 fdisk gdisk e2fsprogs \
  util-linux openssl gnupg age rsync

Для тем 7–8 дополнительно нужны kiwix-tools и apt-cacher-ng; для темы 10 — декодеры direwolf и wsjtx (наличие пакетов в дистрибутиве проверяется в самой работе). Если инструмент недоступен в конкретной среде, лабораторная предусматривает эквивалент или ветку с приложенными данными — это указано на месте.

Безопасность сформулирована как техническая, а не как оговорка: аккумуляторы — на негорючей поверхности и в очках; сборки выше 24 В — только на макете с ограничением тока; импульсные блоки питания вскрываются только после разряда конденсаторов; ремонт под напряжением не выполняется; передача в эфир — только в разрешённых полосах и на разрешённой мощности.

Как работать с материалами

Тема изучается в следующем порядке.

Теория. Лекция читается целиком, с остановками на схемах и числах. Числовые примеры полезно пересчитать самостоятельно: почти все они воспроизводятся программой из архива темы, и расхождение — повод разобраться, а не повод поверить тексту. Ссылки вида [@3] ведут к списку литературы в конце темы.
Дополнительно. Вопросы для самопроверки показывают, усвоен материал или нет: если ответ не формулируется своими словами, соответствующий раздел стоит перечитать. Глоссарий и шпаргалка нужны во время практики.
Практика. Главный принцип — предсказать, затем проверить: до запуска команды или опыта записывается ожидаемый результат, после — объясняется расхождение. Именно расхождения дают основной прирост понимания. Базовая часть работы составляет обязательный минимум, продвинутая — углублённая, по желанию.

Каждая тема сопровождается реестром утверждений: для каждого числа указано, чем оно получено (расчёт программой, измерение с прибором и погрешностью, цитата из стандарта с локатором). Если утверждение не удаётся отнести ни к одному классу, оно в курс не попадает.

Итоговые вопросы для самопроверки

Чем надёжность, устойчивость и восстанавливаемость отличаются друг от друга, и какими из них занимается этот курс.
Что такое RTO и RPO в личном масштабе, и почему требование без метода проверки не является требованием.
Зачем нужен машиночитаемый манифест офлайн-профиля, и что именно он позволяет проверить.
Правило трёх копий в офлайн-исполнении: почему третья копия — не облако, и чем плох SMR-диск для интенсивной записи.
Почему полезная ёмкость аккумулятора не равна произведению «ёмкость × напряжение», и из чего складывается запас.
Почему опасность цепи определяется не только напряжением, но и доступной энергией.
Чем различаются PWM- и MPPT-контроллеры заряда, и в какой точке они дают разный результат.
Почему «100 Вт» на широте 60° в декабре даёт не 400 Вт·ч в сутки, и какая часть этого расхождения приходится на нагрев элемента.
Почему автомобильный генератор без возбуждения и без батареи не даёт напряжения.
Как отличить «устройство мертво» от «устройство в защите», и в каком порядке проверяются цепи.
Что отличает доверенную цепочку обновлений от переноса файлов на флешке.
Почему расхождение часов ломает TLS, журналы и синхронизацию, и как получить точное время без интернета.
Почему резервную копию проверяют восстановлением сервиса, а не отдельных файлов.
Почему расчёт дальности по потерям в свободном пространстве непригоден для наземной УКВ-связи, и что вместо него цитирует курс.
Что общего и что различного у дигипитера APRS и iGate, и что из них работает в изоляции.
Почему LoRa не заменяет интернет: что именно ограничивает сеть на её основе.
Почему корпус с неплотной крышкой экранирует хуже, чем кажется, и какую роль играет глубина щели.
Что измеряет и что не измеряет уровень сигнала на телефоне.
Какие метрики фиксируются в учении на отказ, и почему «героизм» участников считается признаком плохого проекта.
Как связаны «предвидеть — отслеживать — реагировать — учиться» с конкретными документами узла.

Глоссарий курса и обозначения

Термины тем собраны в разделах «Глоссарий темы» вкладок «Дополнительно». Ниже — сквозные термины и обозначения, которые встречаются в нескольких темах.

Термин	Англ.	Определение	Тема
Сценарий отказа	failure scenario	заданные условия задачи: А — 4 ч, Б — 72 ч при −20 °C, В — 336 ч, Г — 24 ч после импульса (`teacher/polygon.json`)	1
Уровень деградации	degradation level	L0…L4: набор функций, сохраняемых узлом; у каждого — норматив RTO	1, 13
Полигон	—	синтетическая конфигурация узла, описанная числами; версии П0, П1, П2	все
Офлайн-профиль	offline profile	набор данных и ПО узла с манифестом и паритетом	2
Класс достоверности	—	вычислено (В), измерено (И), цитируется (Ц)	все
Реестр утверждений	claims registry	`docs/CLAIMS.md`: ID, значение, класс, проверка	все
План непрерывности	business continuity plan, BCP	документ: сценарии, приоритеты, роли, переходы между уровнями	13
Учение	exercise, drill	проверка готовности по сценарию с измерением метрик	13
После-учебный отчёт, план улучшений	AAR / IP	итоговые документы учения: что сработало, что нет, меры с критерием закрытия	13
Единая точка входа	single point of entry	все вводы проходят через одну панель на границе экрана	12
Синтетические данные	synthetic data	данные, построенные моделью, независимой от проверяемой; помечаются явно	ЛР

Обозначение	Смысл	Единица	Тема
SOC	степень заряда, доля полезной ёмкости	—	3, 4
SOH	состояние батареи: доля ёмкости относительно новой	—	4, 13
DoD	глубина разряда, доля номинальной ёмкости, разрешённая к использованию	—	3, 4
η	КПД звена (преобразователя, заряда, разряда)	—	3, 4
K_t (в теме 3 — k_T)	температурный коэффициент ёмкости батареи: доля ёмкости при температуре сценария	—	3, 4, 13, КП
γ	температурный коэффициент мощности фотоэлектрической панели — не путать с K_t	%/K	5
E_полезн	полезная энергия батареи C·U·DoD·K_t	Вт·ч	3, КП
R_int	внутреннее сопротивление батареи	мОм	4, 13
RTO	целевое время восстановления уровня	мин	1, 13
RPO	допустимый возраст данных при восстановлении	ч	1, 9
FSPL	потери в свободном пространстве	дБ	10
EIRP	эквивалентная изотропно излучаемая мощность	дБм	10
J(v)	дифракционные потери на клине при параметре v	дБ	10
PDR	доля доставленных пакетов	%	10
δ	глубина проникновения поля в проводник (скин-слой)	мкм	12
SE	эффективность экранирования	дБ	12
V_RWM, V_C	рабочее напряжение и напряжение ограничения TVS	В	12
δ_E	расхождение расхода энергии учения с моделью	%	13

Курсовой проект. Полигон: проект, сборка, учение

Курсовой проект собирает слои курса в одну систему — узел Полигона по своему варианту — и проверяет её учением, а не презентацией. Результат проекта — пояснительная записка с числами, у каждого из которых есть класс достоверности и источник, работающий узел в объёме П0 (виртуальная машина и скрипты на ноутбуке) и протокол четырёхчасового учения. Невыполненное требование фиксируется как невыполненное с разбором причины: такая запись ценится выше, чем записка с придуманными числами.

1. Рамка проекта

Что проектируется. Узел Полигона: энергетика (батарея, генерация, шины, защита), платформа и план её ремонта, программный слой без интернета, данные и их восстановление, связь, стойкость к электромагнитным воздействиям, регламент и учение. Каноническая конфигурация — teacher/polygon.json; вариант меняет её параметры (раздел 4).

Что не требуется. Покупки. Все требования проекта выполнимы в П0; измерения на железе (П1, П2) — расширение, и если они выполнены, их числа получают класс «измерено» с прибором и погрешностью.

Сценарии. А — 4 ч, отказ сети и питания при доступной сотовой связи; Б — 72 ч при −20 °C; В — 336 ч без топлива и связи; Г — 24 ч после импульсного воздействия (тема 12). Длительности — из teacher/polygon.json; сценарий варианта задаёт расчёт запаса энергии, а учение во всех вариантах проводится по сценарию А.

Числа. Каждое число записки — в таблице с фиксированным ID поля (E-07, R-12, S-05 …) и с классом: В — вычислено (в «Источнике» — команда teacher/sim/…), И — измерено (прибор, погрешность, условия; «измерение автора, не проверено», если повторить нельзя), Ц — цитируется (документ и локатор: раздел, таблица, страница).

2. Восемь разделов записки

Шаблон — report_template.md в окружении cp-env; образец заполненной записки — example_report.md. Разделы и требования совпадают с планом курса.

Раздел 1. Требования

Таблица REQ-01…REQ-14: требование, порог, факт, статус («выполнено», «не выполнено», «н/п»), где подтверждено. Пороги — из курса или из варианта; требования связаны со сценариями и уровнями деградации темы 1. Порог задаётся без «допуска на норматив»: RTO L0 ≤ 15 мин, а не «15 ± 1 мин».

Требование	Порог	Источник порога
REQ-01, REQ-02	RTO L0 ≤ 15 мин, L2 ≤ 60 мин	нормативы учения, тема 13 (C-13-05)
REQ-03	запас энергии на сценарий варианта ≥ 20 %	условие курса
REQ-04	падение в линии «батарея — шина» ≤ 3 %	тема 3 (C-03-06)
REQ-05	генерация декабря ≥ 25 % суточного расхода (если есть панель)	условие курса
REQ-06	предохранитель срабатывает при КЗ в конце линии за ≤ 0,1 с	тема 3, кривая «время — ток»
REQ-07	0 внешних обращений DNS/NTP/APT в `unshare -rn`	темы 7, 8
REQ-08	отклик Kiwix при 10 клиентах ≤ 1,5 с	тема 8
REQ-09	RPO категории 1 ≤ 24 ч, избыточность par2 ≥ 10 %	тема 9
REQ-10	повреждение в пределах паритета восстановлено, сверх — обнаружено	тема 9
REQ-11	запас радиолинии ≥ 10 дБ по модели с землёй и препятствием	тема 10
REQ-12	SE корпуса на частоте варианта ≥ порога варианта	тема 12, вариант
REQ-13	V_RWM TVS ≥ максимума шины; V_C ≤ допустимого входа преобразователя	тема 12, вариант
REQ-14	расхождение энергии учения ≤ 15 %	тема 13 (C-13-02)

REQ-13 задаётся от варианта, а не одним числом: для шины LiFePO4 12,8 В (заряд до 14,6 В) наименьший подходящий TVS серии SMBJ…A ограничивает на 24,4 В (C-12-23), и требование «не выше 18 В» для такой шины невыполнимо одним диодом. Для шин 25,6 В порог соответственно выше.

Раздел 2. Энергетика

Профиль нагрузки (не меньше трёх потребителей, поля L-NN, сумма E-01 — в пределах 10 % от нагрузки варианта); батарея и её полезная энергия при температуре сценария (E-02…E-07, коэффициент K_t — по battery.py); потребление и генерация за сценарий (E-08, E-09; генерация декабря G-03 — по pv.py для широты варианта); запас E-11; линия «батарея — шина» для длины кабеля и тока варианта (W-01…W-04); предохранитель у клеммы и ток КЗ (F-01…F-04); реестр запасов. Параметры варианта: широта, батарея, максимальное напряжение шины, суточная нагрузка, резервный источник, сценарий и длительность, длина кабеля и ток.

Раздел 3. Платформа, ремонт и доноры

Выбор и обоснование платформы, потребление в покое и под нагрузкой (P-01, P-02), тепловой режим в корпусе при температуре окружения варианта (P-03…P-06), план ремонта и доноров — таблица M-NN: узел, типичный отказ, чем диагностируется, донор или запасная часть, где хранится. Параметр варианта: максимальная температура окружения.

Раздел 4. Программный слой

Офлайн-профиль с манифестом (тема 2), локальное зеркало с подписью (тема 7), сервисы *.internal и справочники (тема 8), документ восстановления «с нуля за N минут» с измеренным временем (O-01), проверка в unshare -rn (O-02), отклик Kiwix (O-03).

Раздел 5. Данные

Классификация данных по критичности, стратегия копирования, RPO (B-06), шифрование и хранение ключей; проверенное восстановление. Проверка par2 — поблочная: размер блока par2 задаётся явно (B-01, ключ -s), избыточность (B-02, -r), число исходных блоков (B-03). Опыт 1 — повредить целыми блоками меньше, чем блоков восстановления, и восстановить; опыт 2 — повредить больше и убедиться, что отказ обнаружен (B-04…B-09). Рассеянная порча отдельных байтов (например, «5 % байт») задевает почти все блоки и не восстанавливается при любой разумной избыточности — такой опыт ничего не проверяет. Параметр варианта: объём данных.

Раздел 6. Связь

Бюджет радиолинии для частоты, дистанции, высот антенн, препятствия и мощности варианта (R-01…R-12), выбор диапазона и режима, антенна (изготовленная или рассчитанная), план сеансов, проверка приёма и цифрового обмена. Запас (R-12) считается по модели linkbudget.py с двухлучевым распространением и дифракцией на препятствии; запас по FSPL приводится только как верхняя граница. Передача — только в разрешённых полосах и мощностях; для любительских диапазонов нужен позывной, в примерах — фиктивный N0CALL.

Раздел 7. Стойкость

Экран: наибольшая щель, её глубина и число, SE по формуле щели (S-01…S-05), размеры корпуса варианта и его низшая собственная частота (S-06…S-09) — с выводом, не близка ли она к частоте связи. Защита вводов: TVS по максимальному напряжению шины и пределу входа преобразователя варианта (T-01…T-04). Заземление: сопротивление электрода по формуле Двайта для грунта варианта, сечение проводника уравнивания под импульс 8/20 варианта (Z-01…Z-07). Оценка уязвимости по сценарию Г — таблица вводов V-NN: ввод, длина, что на нём стоит, что выйдет из строя первым, чем восстанавливается (тема 12, раздел «Диагностика и восстановление»).

Раздел 8. Регламент и учение

План непрерывности, карточки SOP на 15 минут, час и сутки, журнал обслуживания и протокол четырёхчасового учения по drill_protocol.md: RTO уровней L0–L4 (X-01…X-05), расход энергии по модели и по измерению (X-06…X-08), длительность (X-09), дефекты, AAR и план улучшений. Нормативы RTO: L0 ≤ 15, L1 ≤ 30, L2 ≤ 60, L3 ≤ 120, L4 ≤ 240 мин (C-13-05).

Ветка учения для П0. Узел Полигона в П0 — виртуальная машина и учебный узел node_up.sh из окружения ЛР 13. Натурное отключение заменяется отключением ноутбука от сети на 4 часа; время ведёт drill_timer.py, расход — power_log.py по /sys/class/power_supply или upower с оценкой погрешности. Модель Полигона к ноутбуку не применима, поэтому в П0 поле X-06 — модель узла по energy.py (68,44 Вт·ч для профиля учения курса, C-13-01, или профиль своего варианта), X-07 — измерение ваттметром на железе либо, если его нет, синтетический журнал sample_power_log.csv с явной пометкой «синтетические данные», а расход ноутбука записывается отдельной строкой для сравнения со следующим учением. Допуск расхождения — ≤ 15 % норма, 15–30 % Minor, больше 30 % Major (C-13-02).

Разбор невыполненных требований

Каждое «не выполнено» разбирается: какой порог, какой факт, какая причина (модель, измерение, конструкция, вариант), что нужно изменить и сколько это стоит в энергии, деньгах или времени. Разбор — обязательная часть записки, а не оправдание.

3. Откуда берутся артефакты разделов

Раздел записки	Лабораторные и практические	Что переносится
1. Требования	ЛР 1	таблица требований с методом проверки, сценарии А–Г
2. Энергетика	ЛР 3, ЛР 4, ПЗ 3, ЛР 5, ПЗ 5	профиль нагрузки, расчёт `energy.py`, батарея `battery.py`, генерация `pv.py`, сечения и предохранители
3. Платформа, ремонт и доноры	ЛР 6, ПЗ 6	ведомость, измеренное потребление, тепловой режим, диагностика платы
4. Программный слой	ЛР 2, ЛР 7, ЛР 8	офлайн-профиль и манифест, подписанное зеркало, сервисы `*.internal`
5. Данные	ЛР 9, ЛР 2	стратегия копирования, par2, проверенное восстановление
6. Связь	ЛР 10, ПЗ 10, ЛР 11	бюджет линии, антенна, план сеансов, меш-сеть и синхронизация
7. Стойкость	ЛР 12, ПЗ 12	SE щели, мода корпуса, TVS, заземлитель, оценка вводов
8. Регламент и учение	ЛР 13, ПЗ 13	план непрерывности, карточки SOP, протокол учения, тренд

4. Варианты

Номер варианта — поле H-01 записки. Все параметры — в variants.csv; ниже они разбиты на две таблицы.

Энергетика, платформа, данные:

№	Широта, °	Батарея	U шины max, В	Нагрузка, Вт·ч/сут	Резерв	Сценарий, ч	Кабель, м / ток, А	Данные, ГБ
1	56	LiFePO4 12,8 В	14,6	650	Solar	А, 4	3 / 10	40
2	60	LiFePO4 12,8 В	14,6	850	Solar_Gen	Б, 72	4 / 12	60
3	52	AGM 12,0 В	14,7	900	Solar_Gen	Б, 72	2,5 / 15	80
4	64	LiFePO4 25,6 В	29,2	1100	Gen	В, 336	6 / 8	120
5	45	LiFePO4 12,8 В	14,6	750	Solar	А, 4	3,5 / 10	40
6	58	LiFePO4 25,6 В	29,2	1200	Solar_Gen	Б, 72	5 / 10	100
7	54	AGM 24,0 В	29,4	950	Gen	Б, 72	4 / 8	60
8	62	LiFePO4_Heated 12,8 В	14,6	1400	Gen_Solar	В, 336	3 / 20	150
9	50	LiFePO4 12,8 В	14,6	700	Solar	Г, 24	2 / 12	40
10	55	LiFePO4 12,8 В	14,6	800	Solar_Gen	Б, 72	3 / 12	60
11	48	AGM 12,0 В	14,7	850	Solar	А, 4	4 / 15	40
12	66	LiFePO4 25,6 В	29,2	1300	Gen	В, 336	5 / 10	120
13	53	LiFePO4 12,8 В	14,6	720	Solar_Gen	Г, 24	2,5 / 10	60
14	59	LiFePO4 12,8 В	14,6	880	Solar_Gen	Б, 72	3 / 15	80
15	44	LiFePO4 12,8 В	14,6	680	Solar	А, 4	3 / 10	40
16	68	LiFePO4_Heated 25,6 В	29,2	1500	Gen	В, 336	4 / 10	150

Связь и стойкость:

№	Радиоканал, МГц	Дистанция, км	Высоты TX/RX, м	Препятствие, м	P TX max, Вт	Корпус, мм	SE ≥, дБ на f	Вход преобр., В	Грунт, Ом·м	8/20, кА	t окр. max, °C
1	144,8	12	10 / 2	−5	5	300 × 200 × 150	30 на 144,8	32	100	5	35
2	868,1	8	8 / 2	−10	0,025	250 × 200 × 120	20 на 868,1	28	200	10	30
3	868,1	15	12 / 3	0	0,025	400 × 300 × 200	25 на 433,9	36	50	10	35
4	3,6	45	8 / 8	0	10	500 × 400 × 250	30 на 145,5	60	500	20	30
5	145,5	18	15 / 2	−20	5	300 × 250 × 150	35 на 145,5	40	80	5	40
6	868,1	10	10 / 2	5	0,025	350 × 300 × 200	15 на 868,1	50	150	10	35
7	7,078	60	10 / 10	0	10	400 × 300 × 200	30 на 144,8	75	300	10	35
8	3,6	50	8 / 8	0	10	450 × 350 × 250	40 на 7,078	36	1000	20	30
9	144,8	14	12 / 2	−8	5	300 × 200 × 150	30 на 144,8	32	100	30	40
10	868,1	12	10 / 3	−15	0,025	250 × 200 × 150	20 на 868,1	28	120	10	35
11	433,92	6	6 / 2	−3	0,01	300 × 250 × 200	25 на 433,9	32	60	5	40
12	3,6	40	10 / 8	0	10	500 × 400 × 250	30 на 145,5	40	800	20	30
13	868,1	9	8 / 2	−12	0,025	300 × 200 × 150	20 на 868,1	28	100	30	35
14	144,8	16	12 / 2	−6	5	350 × 250 × 150	30 на 433,9	36	200	10	30
15	145,5	20	18 / 2	−25	5	300 × 200 × 150	35 на 145,5	40	70	5	40
16	3,6	35	10 / 8	0	10	500 × 400 × 300	40 на 7,078	60	1000	20	25

Сценарий варианта определяет расчёт запаса энергии (REQ-03): например, вариант со сценарием В должен удержать узел 336 ч без топлива и связи. Учение (раздел 8) во всех вариантах проводится по сценарию А.

5. Проверка записки

python3 validate_project.py --report my_report.md

Валидатор извлекает числа по ID полей, пересчитывает их моделями teacher/sim/ и сравнивает с допуском: сумму профиля, полезную энергию (battery.py), генерацию декабря (pv.py), запас на сценарий, падение в линии, запас радиолинии (linkbudget.py, двухлучевая модель и клин), SE щели и моду корпуса, TVS и заземлитель (shield.py), par2 поблочно, RTO и расхождение энергии учения. Затем сверяет заявленные статусы REQ с расчётом: «выполнено» при невыполненном пороге — ошибка. Итог — строка VALIDATION: PASSED, FAILED или INCOMPLETE. Пустой шаблон валидатор не пропускает; образец example_report.md проходит с одним замечанием и двумя невыполненными требованиями, разобранными в записке.

Валидатор не проверяет смысл: правильность выбора платформы, качество карточек, честность измерений. Это проверяет читатель записки.

6. Самопроверка и порядок работы

Проект готов, когда валидатор выдаёт VALIDATION: PASSED, протокол учения заполнен, а каждое невыполненное требование разобрано: что помешало, какое решение его выполнило бы, во что оно обходится. Невыполненное требование с честным разбором ценнее записки, где «всё выполнено» с придуманными числами.

Критерии по разделам — что проверить в своей записке перед тем, как считать раздел готовым:

Раздел	Что проверить
1. Требования	у каждого требования есть порог и способ проверки, каждое связано со сценарием
2. Энергетика	расчёт сходится с моделями, запас указан, линия защищена предохранителем по сечению
3. Платформа, ремонт и доноры	выбор обоснован, тепловой режим проверен, есть план ремонта и список доноров
4. Программный слой	узел работает без сети, время восстановления с нуля измерено
5. Данные	par2 проверен поблочно, восстановление выполнено, а не предположено
6. Связь	бюджет линии посчитан с моделью земли и препятствия, есть план сеансов
7. Стойкость	SE и мода корпуса посчитаны, TVS подобран по варианту, заземление рассчитано, сценарий Г разобран
8. Регламент и учение	карточки SOP проверены на учении, протокол и AAR/IP заполнены, расхождение энергии разобрано

Уровни готовности раздела: числа сходятся с моделью, классы и источники указаны, невыполненное разобрано — раздел готов; расхождения есть, но найдены и объяснены — раздел готов с замечанием; числа без класса или без источника — раздел не готов; число не воспроизводится командой или процедурой — раздел не готов, даже если валидатор его пропустил.

Проверка на себе. Возьмите одно случайное число из записки и воспроизведите его командой или процедурой. Попросите кого-нибудь внести скрытый дефект в учебный узел (inject_fault.sh --fault RANDOM) и найдите его по своим карточкам с хронометражем.

Порядок работы (параллельно темам курса):

Этап	Что готово к концу этапа
вариант, требования	раздел 1, таблица REQ с порогами
энергетика	раздел 2, `energy.py` по профилю варианта
платформа, программный слой	разделы 3 и 4, измеренное восстановление с нуля
данные	раздел 5, опыты par2
связь	раздел 6, бюджет линии варианта
стойкость, регламент	разделы 7 и 8 без учения, карточки SOP, кабинетный разбор
учение	протокол, AAR/IP
разбор и доработка	`VALIDATION: PASSED`, разбор невыполненных требований

7. Образец записки

example_report.md — заполненная записка варианта 2 с двумя невыполненными требованиями. REQ-05: генерация декабря на широте 60° — 64,1 Вт·ч в сутки, 7,5 % суточного расхода при пороге 25 %; в разборе показано, что выполнение потребовало бы панелей в несколько раз большей мощности, и выбран резерв генератором. REQ-14: расхождение энергии учения 18,0 % — зона Minor; разбор находит неучтённого потребителя и уточняет профиль. По критериям раздела 6: раздел 2 готов (все числа сходятся с battery.py и pv.py, REQ-05 разобран); раздел 7 готов с замечанием (о резонансе корпуса сказано, SE около резонанса не измерена); раздел 8 готов с замечанием (расхождение найдено и объяснено, повторное учение не проведено). Именно такие разборы, а не «всё выполнено», и показывают, что проект сделан.

8. Окружение

Архив cp-env: variants.csv, report_template.md, example_report.md, drill_protocol.md, validate_project.py, selftest.sh. Учебный узел, хронометраж и журнал расхода для учения — в окружении ЛР 13 (lr-env): node_up.sh, healthcheck.sh, inject_fault.sh, drill_timer.py, power_log.py, drill_trend.py.