Игорь Дулькейт

Анализ тенденций развития систем связи на примере Русского Севера

В статье анализируются роль и место различных систем связи на Русском Севере на основе почти десятилетнего опыта проведения одноименной конференции. Даются прогнозы развития различных систем связи в современном мире.

И. В. Дулькейт, к.т.н., ОмГТУ, г. Омск

Глобальное информационное общество в постиндустриальной экономической системе базируется на обеспечении гарантированного доступа ко всем видам инфокоммуникационных взаимодействий, образующих единое информационное пространство. Поэтому, определяющими факторами развития систем связи, как информационных носителей, являются, в первую очередь, потребность потребителя в конкретной инфокоммуникационной услуге и сложность, а следовательно и цена, предоставления этой услуги. При этом действие данных факторов разнонаправленно. Информационная потребность потребителя постоянно возрастает, а стоимость предоставления информационных услуг, с развитием технологий постоянно снижается.
Условно существующие сегодня системы связи, по используемым технологиям и каналам связи можно разделить на восемь групп:
1. Радиосвязь, имеется ввиду достаточно автономная радиосвязь, когда абоненты могут работать вне системы связи, главным образом в длинноволновом, средневолновом и коротковолновом диапазонах, используя явления дифракции и отражения волн от ионосферы.
2. Тропосферная связь, использующая явление переотражения радиоволн от электрической неоднородности тропосферы.
3. Спутниковая связь, использующая ретрансляцию сигналов спутниками, находящимися на различных орбитах.
4. Транкинговая связь, или профессиональная мобильная радиосвязь в ультрокоротковолновом диапазоне, использующая ретрансляцию сигналов системой ретрансляторов (базовых станций) и обеспечивающих покрытие ограниченных территорий.
5. Радиорелейная связь, которая так же основана на ретрансляции радиосигналов, но, в отличии от транкинговой, осуществляется она между стационарными объектами.
6. Сотовая связь, она так же использует ю радиосигналов базовыми станциями, но имеет глобальное покрытие, которое достигается использованием проводных каналов или спутниковой радиосвязи между базовыми станциями, поэтому в данном контексте сотовая связь рассматривается как технология «последней мили».
7. Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС).
8. Интегрированная связь, в данном случае рассматриваются инфокоммуникационные системы, формирующие единое информационное пространство на основе использования различных технологий дополняющих друг друга.
Попробуем проанализировать перспективы развития каждого из перечисленных видов связи на примере их присутствия в некотором регионе. Чтобы получить несмещенную оценку желательно, чтобы исследуемый регион был активно развивающимся и чтобы в нем отсутствовала развитая инфраструктура какого-то из рассматриваемых видов связи. Для такого анализа идеальным является Русский Север.
С одной стороны этот регион активно развивается, о чем свидетельствует целый ряд стратегических программ развития, принятых на правительственном уровне, с другой стороны, существовавшая в нем с советских времен связная инфраструктура морально устарела и физически уничтожена, так что развитие идет практически «с нуля».
Для обеспечения необходимой выборки, рассмотрим материалы конференций «Связь на Русском Севере», которая проводится уже восьмой раз и доступна для представителей различных направлений связи. Упоминание различных систем связи в материалах конференции приведено на рисунке 1, из которого видно, что первоначально были представлены практически все, приведенные выше виды связи, но со временем их представительство стало сокращаться и к 2020 г. осталось только три основных вида связи: спутниковая связь, сотовая связь и волоконно-оптические линии связи.

Рис 1 – Упоминание различных систем связи в материалах конференции по годам в %.

Все эти три вида связи взаимосвязаны и являются основой глобального информационного общества. Остальные виды связи практически перешли в специальные приложения и используются, главным образом, как резервные. Причина такой трансформации заключается в том, что любая глобальная система, и система связи здесь не исключение, жизнеспособна до тех пор, пока может расширяться. Проанализируем полученные результаты с этой позиции.
Ведущая роль в создании глобального информационного пространства принадлежит сотовой связи, которая реализует технологию «последней мили», т.е. непосредственно предоставляет информационные услуги потребителю. По данным ООН сегодня 96 процентов населения Земли живут в зонах покрытия сотовой связью. Таким образом, ресурс для дальнейшего расширения практически исчерпан и предоставление услуг сотовой связи близко к насыщению. Отсюда и возросший интерес к малонаселенным регионам, таким как Крайний Север, которые еще пять лет назад казались бесперспективными.
ВОЛС и космическая связь, представляют собой инструмент глобализации сотовой связи, обеспечивая возможность доведения ее до любой точки мира. Причем ВОЛС постепенно вытесняет спутниковую связь, что объясняется все более усиливающейся конкуренцией и возможностью ВОЛС более гибко управлять стоимостью развертывания и последующей эксплуатации систем связи.
Какие же шаги предпринимаются глобальными информационными системами для своего развития, помимо освоения новых, ранее бесперспективных территорий? В своем развитии системы сотовой связи сменили уже 4 поколения (от 1G до 4G), и сейчас ведущие игроки приступили к внедрению пятого поколения. Главное преимущество 5G над 4G LTE – это работа на более высокой скорости. Однако, это повлечет за собой значительное усложнение оборудования. В то время как радиовышки 4G оборудованы 12-элементной антенной решёткой, то для 5G предполагается использование 128-элементной антенной решётки, причем располагать их в городских районах придется буквально каждые несколько сотен метров.
Однако, некоторые эксперты выражают сомнение в перспективности новых технологий, так как для простого потребителя 5G не принесет ничего, что не было бы возможно при 4G, и немногие будут готовы доплачивать только за дополнительную скорость, не получая взамен явных преимуществ.
Считается, что связь пятого поколения, в первую очередь, будет востребована для развития интернета вещей (Internet of Things, IoT), промышленного интернета, концепции «умный город» и М2М- технологии («machine-to-machine»), однако в этом направлении активно развиваются технологии сенсорных сетей LWPAN (англ. Low-power Wide-area Network), которая обеспечивает среду сбора данных с различного оборудования: датчиков, счётчиков и сенсоров и управление исполнительными элементами системы. Использование сетей Wi-Fi и сотовой связи при этом сведено к минимуму.
Первые прототипы таких сетей появились в 90-х годах, но существенно проигрывали другим стандартам. Однако сейчас, сети LWPAN способны составить конкуренцию сотовым сетям, что обусловлено широким охватом, низкой стоимостью оборудования и обслуживания. Наибо¬лее популярными среди таких технологий являются LoRa, SIGFOX, NB-IoT, Weightless P, российская «СТРИЖ». Основной упор при этом делается на снижение энергопотребления и расширения зоны охвата одной станцией.
Основным недостатком спутниковых систем является высокая стоимость трафика, причем с все более широким охватом ВОЛС, цена будет только расти, так как накладные расходы сохраняются, а абонентская база сокращается.
Сокращение накладных расходов операторы спутниковой связи видят в возможности использования более дешевых, как в производстве, так и выводе на орбиту, микро спутников. Наиболее известными такими проектами являются программа OneWeb, в рамках которой предполагалось вывести более 700 низкоорбитальных спутников, и проект Илона Маска – Starlink, который предусматривает развертывание системы почти из 12 000 околоземных спутников. Насколько такое решение будет оправдано покажет время, тем более что OneWeb уже объявил о банкротстве.
Выводы:
В настоящее время продолжается глобализация и монополизация информационных услуг операторами сотовой связи. Однако, это направление подходит к насыщению, так как сокращается возможность расширения клиентской базы, отсутствуют глобальные задачи развития подобной информационной системы и удорожание каждого последующего поколения систем сотовой связи опережает улучшение качества предоставляемых услуг.
Время, когда глобализация информационных услуг была оправдана, так как требовалось создание принципиально новых базовых технологий, прошло. Сейчас эти технологии созданы и в информационной сфере следует ожидать развития узкой специализации систем в зависимости от требований, предъявляемых со стороны пользователей, таких как сенсорные сети LWPAN, которые будут не только мирно сосуществовать с системами сотовой связи, но и дополнять их.
То же самое в области космической связи, до конца не сформирована стратегия использования малых спутников, по крайней мере, анонсируемые проекты больше напоминают бизнес проекты, направленные на повышение капитализации компаний, чем на решение насущных прикладных задач.
Таким образом, можно предположить, что дальнейшее развитие систем связи, как и всего общества в целом, пойдет по пути деглобализации и в скором времени на полях конференции «Связь на Русском Севере» на смену операторам глобальной связи, которые уже решат свои задачи, придут представители узкоспециализированных систем, ориентированных на решение специальных задач конкретных пользователей.
Технические решения, используемые для решения частных задач, с целью снижения накладных расходов и улучшения качества предоставляемых услуг будут интегрироваться в единые системы, но с четким «разделением труда» – новый уровень глобализации. В отличии от существующих систем, когда пользователь оплачивает все их возможности вне зависимости от конкретной востребованности, в таких системах пользователь сможет как из кубиков формировать систему, обеспечивающую его потребности не виртуально (оплачивая, в конечном счете все возможности системы), а на физическом уровне.
Первой такой ласточкой является тема телемедицины. Пока она решается в свете глобальных задач, но уже обозначаются проблемы, в том числе и правового характера. Решение этих проблем в использовании выделенных каналов связи, за ними будущее.

 

Поделиться:
Спецпроект

Форум «ИТОПК-2020» оценил потенциал господдержки

Подробнее
Спецпроект

Напряженный трафик или Современные требования к инфраструктуре ЦОД

Подробнее

Подпишитесь
на нашу рассылку