Спецпроекты

В России может появиться сеть связи на дронах и дирижаблях за 326 миллиардов

4411
Бизнес Телеком Интеграция ИТ в госсекторе Техника

В России предлагается построить беспроводную широкополосную сеть по новой технологии UltraWAN, которая обеспечит сверхдальнобойную связь на труднодоступных территориях и транспортных магистралях с помощью дронов и дирижаблей. Необходимые инвестиции в проект оцениваются в 326 млрд руб.

Сверхдальняя беспроводная связь

В распоряжении CNews оказалась полная версия дорожной карты по развитию беспроводных технологий связи, подготовленная «дочкой» госкорпорации «Ростех», «Национальным центром информатизации» (НЦИ) в рамках реализации мероприятий федерального проекта «Цифровые технологии» национальной программы «Цифровая экономика».

В документе основной субтехнологией является WAN (Wide Area Networks, глобальная сеть), к которой относятся сотовые сети четвертого и пятого поколений (4G и 5G). При этом в полной версии документа появилась еще одна технология, относящаяся к субтехнологии WAN — UltraWAN.

Данная технология представляет собой мультифункциональную беспроводную сеть связи, идентификации и навигации (МБС СИН) сверхдальнего радиуса действия (до 300 км), включающую в себя сверхскоростные объекты и охватывающие большие территории. UltraWAN является аналогом мобильных сетей 4G, относится к стандарту IEEE 802.16s и представляет собой сеть «Ad hoc», работающую по принципу «каждый с каждым с переменной структурой связей». Предполагается, что сеть будет работать в диапазоне 3,4-3,8 ГГц.

Связь через дирижабли и беспилотники

Сети UltraWAN будут обладать «перспективной трехслойной структурой с четким разделением информационного, служебного и ресурсообеспечивающего слоев». Последний слой состоит из сети радиодоступа, абонентского оборудования, опорной сети (включая ядро сети мобильного оператора — EPC) и платформ. Передача контента будет обеспечиваться в рамках единого стека протоколов.

dirizhabl600.jpg
России готовят новую связь с использованием дронов и дирижаблей

Сети UltraWAN относятся к типу сетей MANET (FANET), в которых каждый абонент является одновременно и терминалом, и узлом сети, через который сообщение может быть реорганизовано другому абоненту для организации сетей в единую управляемую структуру. Таким образом, автоматическое масштабирование сети происходит без ограничения скорости абонентов.

В этой связи необходимо будет обладать определенным количеством опорных узлов связи, размещенных на беспилотных летательных аппаратах или дирижаблях. «По функциональному назначению они не имеют ничего общего с базовыми станциями сотовых сетей связи, поскольку через них практически не проходит информационный трафик», — говорится в документе.

Связь для глубинки и Крайнего Севера

В России сети UltraWAN смогут обеспечить устранение проблемы «цифрового неравенства» для малонаселенных территорий, районов Крайнего Севера, прибрежных территорий, Северного морского пути и т. д. Также такие сети будут востребованы в странах с маленькой плотностью населения (Казахстан, Узбекистан, Монголия) и на островных государствах. Прогнозируется, что в России в период до 2024 г. среднегодовой темп роста выручки услуг на базе сетей UltraWAN составит 45%, в мире — 20%.

В числе прочего сети UltraWAN смогут обеспечить деятельность домашних хозяйств как работодателей и недифферинцированную деятельность частных домашних хозяйств по производству товаров и оказанию услуг для собственного потребления. Также данные сети обеспечат работу систем для сельского хозяйства, которые будут информировать об уровне воды в реках, толщине снежного покрова, температуре и влажности почвы, осуществляя при этом в режиме телетайпных сообщений связь с полевыми изыскательными группами.

В числе иных сфер применения сетей UltraWAN можно отметить: системы сбора информации о местоположении движущихся объектов (айсбергов, буев и др.), системы гидрометеорологических служб, осуществляющих контроль температуры и влажности воздуха, уровня осадков и направления скорости ветра, системы предупреждения событий и стихийных бедствий (землетрясения, сход снежных лавин, грязевые потоки), системы экологического назначения, контролирующих качество воздуха и воды в морях, реках и океанах, радиационную обстановку.

Абонентский терминал и антенная решетка

Главным компонентом сетей UltraWAN будет унифицированный автоматизированный терминал, выполняющий одновременно функции абонента и узла связи. Данный терминал должен будет обеспечивать следующие возможности: оперативное развертывание в любом географическом районе, включая полную автоматизацию всех процедур организации сети, установления и поддержания его функционирования, осуществление связи с объектами, движущимися с высокими скоростями и большим ускорением, идентификацию и аутентификацию абонентов, передачу информацию различного типа трафика и обеспечение необходимой конфиденциальности информационных потоков, передачу информации на большие расстояния (сотни километров), хранение информации при потере связи, определение с гарантированной точностью скорости движения и местоположения в пространстве собственного объекта — носителя и объектов-носителей абонентов.

В сетях UltraWAN также будет использоваться объемная антенная решетка SMART, которая должна будет обеспечивать прием и излучение сигналов в диапазоне азимутальных и угломестных направлений не хуже, чем 180 градусов на 180 градусов. «В связи с процессом эволюции носителей изменяется пространственная поляризация принимаемых сигналов и для повышения эффективности приемопередатчиков необходимо, чтобы коэффициент усиления антенны был как можно выше, — говорится в дорожной карте. — Данное противоречие разрешается применением антенной решетки, принимающей сигналы с круговой поляризацией».

В основу структуры программно-аппаратной части приемопередающего модуля сетей UltraWAN будет положен классический вариант построения по схеме software defined radio (SDR). Она состоит из аналоговой части, обеспечивающей прием и передачу сигналов на несущей частоте, перенос сигналов с несущей частоты на промежуточную и преобразование сигналов из аналоговой формы в цифровую, а также из цифровой в аналоговую.

В блоке цифровой обработки будет обеспечена оптимальная обработка сигналов, помехоустойчивое кодирование/декодирование данных и запись/чтение из памяти. Процесс обработки информации происходит в специализированных процессорах, которые выполняются на ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема). Устройства, реализованные на них, обеспечивают шифрование/дешифрование данных и передачу их соответствующим устройствам. Передача данных происходит по выбранным или заданным извне интерфейсам.

Для взаимодействия между слоями и маршрутизации служебных и информационных пакетов в сетях UltraWAN, как и в сетях ATM, будут использоваться два типа интерфейсов: между терминалами и узлами сети (UNI) и между опорными узлами сети (NNI).

Отечественное оборудование для сетей UltraWAN

Авторы документа надеются на использование в сетях UltraWAN отечественного оборудования и электронной компонентной базы (ЭКБ). «Минимизация массогабаритных характеристик бортового радиоэлектронного оборудования требует глубокой микроминиатюризации аппаратуры, что, в свою очередь, делает необходимым разработку технологии производства новой элементной базы, соответствующей выбранным схемотехническим и программным решениям, — говорится в документе. — Создание ЭКБ и приборов на основе структур нитрида галлия предоставляет возможность значительно улучшить энергетические параметры приборов, создаваемых на его основе».

«Выбор данной технологии позволит создавать приборы в широком диапазоне частот с повышенной стойкостью к внешним воздействующим факторам, а это значит, более надежных, — продолжают авторы документа. — Высокая нагрузка частотных диапазонов приводит к необходимости освоения все более высоких частот (до сотен ГГц). Ни одна из современных технологий не обладает лучшими показателями по освоению СВЧ миллиметрового диапазона для продвижения в гражданскую радиоэлектронику».

В России оборудование, которое будет работать в сетях UltraWAN (антенны, оконечные устройства, ПО для обеспечения управления сетью и различное сетевое оборудование), могут производить компании НПП «Салют», ОКБ «Фрактал» и НПП «Исток» им. Шокина. Перспективное оборудование сможет за единицу времени принимать, обрабатывать и передавать большие объемы информации, а универсальный транслятор сможет обеспечивать связь между самолетами и беспилотниками, использующими разные стандарты связи (MADL, TTNT, Link 16 и IFDL).

Обозначенные предприятия обладают замкнутыми технологическими циклами разработки и производства СВЧ (сверхвысокочастотное излучение) транзисторов, монолитных интегральных схем, модулей СВЧ любой функциональной сложности, электровакуумных СВЧ-приборов и комплексированных СВЧ-устройств на их основе, радиоэлектронной аппаратуры и ее составных частей. В США производством соответствующего оборудования занимается компания Data Link Solutions. В России уровень технологической готовности оборудования (УГТ) для сетей UltraWAN находится на отметке «4» из девяти максимально возможных, в мире — на отметке «6».

Затраты на запуск сети UltraWAN

Общие затраты на внедрение в России сетей UltraWAN авторы дорожной карты оценивают в 326 млрд руб. в период до 2024 г. В том числе 1,5 млрд руб. уйдет на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОРК) по разработке ПО, электронных компонентов и системных блоков, включая оборудование опорных узлов связи (ОУС) на беспилотных летательных аппаратах. Еще 4,5 млрд руб. потребуется на пилотирование данной технологии.

Капитальные затраты на построение сетей UltraWAN в труднодоступных регионах, на железнодорожных и транспортных магистралях (в том числе арктических), а также на разработку и производство отечественного оборудования (мультифункциональных, связных навигационно-идентификационных терминалов и опорных узлов связи МБС СИН) составят 320 млрд руб.

Мнения экспертов об UltraWAN

«По описанию UltraWAN похожа на mesh-сеть, в которой нет абонентов в классическом понимании, а каждый узел выполняет функцию ретранслятора, — поясняет замгендиректора компании «Спектрум — менеджмент» Вадим Поскакухин. —Теоретически такая архитектура позволяет обеспечивать очень большие дальности связи, особенно в присутствии узлов сети на самолетах или дронах. Но ее узким местом является пропускная способность, которая, обычно, в разы меньше, чем использование таких же каналов с обычной архитектурой сотовых сетей. Данное решение подойдет больше для применения военными или другими ведомствами, например, с целью передачи телематических данных о транспорте. А вот для обслуживания массового сегмента, например, для мобильного широкополосного доступа, такая сеть не подойдет».

Другой собеседник CNews на телекоммуникационном рынке сомневается в перспективах новой технологии, указывая, что согласно классификации Международного союза электросвязи, такой технологии как UltraWAN не существует. «Что касается заявленных технических характеристик: дальность сигнала до 300 км на частоте 3,4-3,8 ГГц, то это противоречит законам физики, — говорит источник редакции. — На более низкой частоте в 2 ГГц максимальная дальность радиорелейных линий связи составляет 55 км, при том что там с двух сторон действуют мощные передатчики с огромными антеннами. А чем выше частота, тем меньше зона обслуживания».



Взгляд месяца

Самая непростая ситуация — с импортозамещением СУБД

Денис Терещенко

заместитель руководителя ФТС

Событие месяца

CNews FORUM 2019 прошел с рекордным успехом

- Более 1,5 тысяч гостей     - 100 экспертных докладов   - 50 инновационных стендов