Последняя миля в удаленных и северных регионах
Освоение Арктической зоны Российской Федерации (АЗРФ) и удаленных районов России, как никакой другой региональный проект, зависит от множества зачастую неформализованных переменных внутрироссийского и внешнего порядка. Все его ресурсные, хозяйственные и инфраструктурные составляющие, а следовательно, и весь региональный проект в целом находятся в зоне аномально высоких рисков и неопределенностей.
В государственной программе социально-экономического развития Арктической зоны Российской Федерации должен быть решен каждый ключевой вопрос, в том числе и вопрос развития телекоммуникаций, которые являются одной из основных точек роста для всей экономики Севера.
Современные телекоммуникационные технологии передачи данных, основу которых составляют спутниковые и волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), позволяют обеспечивать высокоскоростную передачу данных на дальние расстояния. Однако технологии, применимые для средних широт, часто оказываются дорогостоящими и неэффективными в условиях Севера ввиду климатических особенностей региона, малой плотности населения, а также в силу специфики распространения радиоволн в полярных широтах. Именно поэтому приходится прибегать к нестандартным вариантам решения этой проблемы, используя как новые технологии, так и дополнительные возможности известных телекоммуникационных полей.
Государственные интересы и связь на Севере (Россия, США)
Как уже неоднократно было заявлено заместителем председателя Правительства РФ Дмитрием Рогозиным и министром обороны РФ Сергеем Шойгу, во многих случаях драйвером развития АЗРФ выступает Министерство обороны.
Как пример, в целях экономии бюджетных средств и оперативности развертывания, предлагается сформировать систему комплекса аэростатов (СКА) большого объема (емкость оболочки примерно 12 тыс. м³) в АЗРФ в качестве воздушной платформы для создания интегрированной телекоммуникационной сети (псевдоспутники) с учетом приоритетности интересов Министерства обороны РФ, ВМФ и развития Русского Севера. В настоящее время отечественные компании – производители комплексов аэростатов – проводят серию НИР, ОКР и аванпроектов в интересах Министерства обороны.
В качестве ключевых особенностей системы можно назвать следующие факторы: привязные аэростатные комплексы являются носителями для различной аппаратуры наблюдения и связи; СКА может дополнить или заменить систему спутниковой связи на высокоэллиптической орбите (ССС ВЭО).
Кстати, оборонное ведомство США тоже активно использует нестандартные методы для решения телекоммуникационных задач, связанных с Арктикой. Так, на сайте госзакупок США (www.fbo.gov) недавно появилась информация о том, что правительство США проводит конкурс по организации тестовых зон цифрового радиовещания формата DRM (Digital Radio Mondiale – создание физического поля) на территории штатов Аляска (о. Кадьяк) и Коннектикут.
Из сопроводительной документации можно понять, что у Американского центра исследований (RDC) и у береговой охраны США (United States Coast Guard – USCG) появилась серьезная озабоченность по поводу безопасности плавания кораблей и судов в Арктическом регионе. Особенно их волнует экологическая составляющая – хрупкость и уязвимость природы Арктики. В документах по проведению конкурса, в частности, сказано, что в настоящее время отсутствует необходимая инфраструктура, обеспечивающая безопасность судовождения. Кроме того, существующие системы, работающие в УКВ-диапазоне, обеспечивают передачу информации только в пределах 20 морских миль (37 км). В связи с усилением морской деятельности необходимо создание информационной системы на основе новых технологий.
Нужно отметить, что береговая охрана США, в чьих интересах и проводится работа, структурно подчиняется Министерству обороны, т. е. весь проект выполняется в интересах Пентагона. Вызывает большие сомнения, что министерство так уж сильно волнует именно экология Арктики.
Между тем о радиовещании как таковом в конкурсной документации речи не идет. Официальная цель проведения работ звучит следующим образом: «Использование цифрового формата радиовещания (DRM) с высокочастотным трактом (HF) в качестве средства трансляции цифровых данных, передачи подробной информации о погоде, информации о нахождении ледяных полей, навигационной информации для кораблей и судов, обновления электронных карт». Заметим, вследствие этого вполне логичным видится январский указ Президента РФ о передаче инфраструктуры государственного мощного радиовещания от ФГУП «РТРС» (структура Минкомсвязи) на баланс Министерства обороны.
В приведенных примерах информацию будет получать непосредственно потребитель, тем самым решается и вопрос последней мили, который особенно остро стоит в условиях Севера, – дешево и просто обеспечить непосредственно абонентов быстрым доступом к телекоммуникационным услугам.
Последняя миля
К настоящему времени появилось множество технологий последней мили (под этим термином обычно понимается телекоммуникационный канал, соединяющий клиентское оборудование с узлом доступа оператора связи), и перед любым оператором связи стоит непростая проблема выбора технологии, оптимально решающей задачу доставки любого вида трафика своим абонентам.
Универсального решения этой задачи не существует – у каждой технологии есть своя область применения, свои преимущества и свои недостатки. На выбор того или иного технологического решения влияет целый ряд факторов: экономический, стратегия оператора, целевая аудитория, предлагаемые в настоящее время и планируемые к предоставлению услуги, размер инвестиций в развитие сети и срок их окупаемости, уже имеющаяся сетевая инфраструктура, ресурсы для ее поддержания в работоспособном состоянии, время, необходимое для запуска сети и начала оказания услуг, и пр.
Технологии организации последней мили разделяются на беспроводные и проводные – в зависимости от характера физической среды передачи информации. В беспроводных сетях информация передается по воздуху (разнообразные волновые способы передачи – Wi-Fi, WiMAX, радиопередача, оптическая беспроводная связь). Кабельные сети соответственно включают в себя волоконно-оптические или металлические магистрали – витая пара, телефонный кабель, PLC (Power-Line Communication), коаксиальный кабель.
Наиболее распространенные сейчас решения на базе волоконно-оптических линий применимы не всегда и имеют ряд недостатков. Беспроводная оптическая связь тоже не гарантирует приемлемых параметров связи. Поиск ведется и в области высокоскоростной беспроводной радиосвязи.
Беспроводная связь на Севере с помощью аэростатов
Все технологии последней мили, хорошо себя зарекомендовавшие для средних широт, равно как и существующие магистральные телекоммуникационные технологии передачи данных и связи, зачастую оказываются неэффективными в условиях Севера, поэтому здесь требуются нестандартные решения.
В силу специфических условий Севера при выборе нестандартных решений предпочтение отдается беспроводным сетям. Например, для арктических условий при наличии достаточной спутниковой группировки (или стратегической аэростатной группировки на высотах более 3 км) для решения вопроса последней мили рассматривается технология непосредственного спутникового вещания BSS (Broadcast Satellite Servises), которая работает в Кu-диапазоне, занимая спектр частот 12,2–12,7 ГГц. Пользователи могут принимать 150–200 видеоканалов, используя компрессию типа MPEG-2.
Возможна и непосредственная широкополосная передача данных, например в Кu-диапазоне. Современные системы DBS (Direct Broadcast Satellite) поддерживают передачу данных от сети Интернет к абоненту со скоростью до 400 кбит/с, а для передачи сигналов управления от абонента к сети используют стандартный канал тональной частоты.
Как альтернатива спутниковой группировке (или псевдоспутникам) в решении вопроса последней мили (в первую очередь на Севере) рассматривается вариант использования тактической аэростатной группировки, состоящей из привязных аэростатов малого и среднего объема (емкость до 1300 м³) с высотой подъема до 1,5 км и полезной нагрузкой в виде соответствующей телекоммуникационной аппаратуры до 300 кг.
Тактическую группировку целесообразно разворачивать там, где требуется создать временное телекоммуникационное поле в интересах силовых ведомств или где это экономически привлекательнее построения антенно-мачтовых сооружений либо создания базовых станций (при наличии магистральных линий связи). Сигнал распространяется в зависимости от типа и высоты подвеса аэростата (в данном случае – до 1,5 км) на расстояние радиусом 30–80 км (кроме диапазонов КВ, СВ, ДВ).
В России проект стационарной стабилизированной привязной аэростатической системы для телекоммуникационной радиосети был предложен Институтом проблем передачи информации (ИППИ) РАН. По результатам, полученным в ходе реализации проекта, была подтверждена целесообразность внедрения промышленного образца беспроводной аэростатной сети.
Зарубежные примеры: аэростаты и беспилотники
В настоящее время аналогичный аэростатный комплекс, разработанный в странах НАТО, обеспечивает связь и контроль воздушных границ США и Израиля. Создается аэростатная телекоммуникационная система и в Великобритании.
Компания Google (США) предлагает обеспечивать телекоммуникационный доступ для отдаленных районов с помощью аппаратуры, размещенной на большом количестве воздушных шаров, находящихся на высоте около 12 миль (примерно 19 312 м), наполненных гелием и свободно облетающих земной шар под действием ветровых потоков (экспериментальная программа Project Loon). Для обеспечения требуемых характеристик планируется применение специальных пленочных аэростатов с объемом оболочки примерно 180 тыс. м³.
Также предлагается использовать возможности беспилотников. Американское Агентство передовых оборонных исследовательских проектов (Defense Advanced Research Projects Agency – DARPA) тестирует работу автономных дронов, способных нести аппаратуру для создания телекоммуникационного поля. Проект является частью программы FLA (Fast Lightweight Autonomy), которая занимается разработкой беспилотников для ликвидации последствий стихийных бедствий и военной разведки.
Экономическая оправданность нетрадиционных технологий
Для всех этих проектов, поскольку наличествует множество факторов неопределенности, кроме решения технологических задач необходимо разработать финансово-экономическое обоснование целесообразности применения подобных технологий.
У стоимости (и денежной, и организационной) последней мили несколько составляющих: технологическая, локальные условия, тарифная политика операторов. Очевидно, что цена доставки информации чаще всего будет определяющим фактором при выборе технологий, обеспечивающих данное телекоммуникационное поле.
Таким образом, в условиях Севера телекоммуникационная индустрия сможет частично изменить технологическую концепцию доставки информации на последнем участке маршрута в пользу нетрадиционных технологий, но лишь в том случае, если они будут экономически оправданы (возможно, кроме технологий, применяемых в интересах силовых ведомств).
