Современные военные подразделения генерируют и обмениваются огромными объемами данных, которые используются командованием в процессе принятия решений. Большие объемы данных могут перемещаться по магистральным линиям связи, которые соединяют командные центры. В то время как оптоволоконные каналы связи могут легко обеспечить многогигабитную магистраль во многих частях мира, современные экспедиционные силы требуют аналогичной возможности в местах, где доступ к кабельным линиям отсутствует. Разумеется, спутниковая связь сегодня может передавать данные в самые удаленные части планеты, но она просто не способна обеспечивать емкость, необходимую для поддержки колоссального объема данных, создаваемых новыми системами разведки и наблюдения.
Для решения этой проблемы Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) запустило программу «100 Gb/s RF Backbone» (сокращенно 100G), которая призвана разработать технологии, способные обеспечивать быструю прокладку беспроводных каналов со скоростью до 100 Гбит/с в любом месте и в любое время.
Как стало известно из публичных источников, 19 января 2018 г. в Лос-Анджелесе компания Northrop Grumman, работающая по этому проекту DARPA, продемонстрировала возможность создания беспроводной двусторонней линии передачи данных на скорости 100 Гбит/с на дистанции в 20 км. Такая высокопропускная линия связи способна передать 50 Гбайт видео, записанного в формате Blu-ray, всего за 4 секунды.
Система 100G способна адаптировать скорость передачи от 9 Гбит/с до 102 Гбит/с. При этом беспроводная линия связи продемонстрировала безошибочную производительность на скоростях от 9 до 91 Гбит/с. И только при достижении максимальной скорости в 102 Гбит/с регистрировался 1 ошибочный бит на каждые десять тысяч переданных бит.
Система, созданная Northrop Grumman, опирается на использование нескольких ключевых технологий. Связь работает на миллиметровых волнах (в данном случае 71–76 Ггц и 81–86 Ггц) с пропускной способностью 5 Ггц, используется метод эффективной модуляции сигнала для передачи потока в 25 Гбит/с на каждый 5-гигагерцевый канал. Далее, чтобы удвоить скорость в пределах фиксированной полосы пропускания, линия передачи данных передает сигналы с двойной ортогональной поляризацией от каждой антенны. Кроме того, линия связи использует одновременно две антенны (так называемое пространственное мультиплексирование) – технологию MIMO (Multiple Input Multiple Output) – метод пространственного кодирования сигнала, позволяющий увеличить полосу пропускания канала, в котором передача данных и прием осуществляются системами из нескольких антенн. Передающие и приемные антенны разносят так, чтобы корреляция между соседними антеннами была слабой.
Луис Кристен, директор исследовательских проектов Northrop Grumman, отметил, что сенсоры следующего поколения, например создающие гиперспектральные изображения (трехмерный массив данных, который включает в себя пространственную информацию об объекте 2D, дополненную спектральной информацией 1D по каждой пространственной координате – каждой точке изображения соответствует спектр, полученный в этой точке снимаемого объекта), как правило, накапливают данные гораздо быстрее и в большем количестве, чем большинство из существующих каналов связи типа «воздух – земля» способны передать.
В результате военные могут анализировать данные только после приземления самолета-разведчика, в то время как система 100G транслирует данные командованию в режиме реального времени, а не в записи, что дает возможность быстрее их обрабатывать, анализировать и принимать критически важные решения.
Успешная наземная демонстрация системы 100G (так называемая Phase 2) заложила основу для проведения следующего этапа программы «100 Gb/s RF Backbone». Этот этап (так называемая Phase 3), который стартовал уже в июне текущего 2018 г., призван продемонстрировать возможность создания беспроводной линии связи типа «воздух – земля» со скоростью 100 Гбит/с на дистанции 100 км, а также на бóльшие расстояния с более низкой скоростью передачи данных. Система 100G будет смонтирована на борту самолета специального назначения Proteus, разработанного компанией Scaled Composites – дочерним подразделением Northrop Grumman.
Отметим также, что в команду разработчиков системы 100G помимо самой Northrop Grumman входят еще две компании:
- Raytheon, занимающаяся разработкой миллиметровых антенн и радиоэлектроникой;
- Silvus Technologies, работающая над технологией пространственного мультиплексирования и обработки сигналов MIMO.
Понятно, что, как и всякая первоначально разработанная в военных целях технология, беспроводная 100G через пару-тройку лет будет доступна и для гражданских проектов.
