Интернет тропосферного уровня
В России возрождается советская технология тропосферной связи, которая может стать эффективным способом обеспечения доступа в интернет в труднодоступных регионах. Но доказывать свою состоятельность «старому новому» виду телекоммуникаций предстоит в конкуренции с набирающими популярность спутниковыми видами передачи данных
Смахнуть пыль с технологии, придуманной в середине прошлого века, решило НПП «Радиосвязь» — расположенная в Красноярске дочерняя компания «Ростеха». Недавно она приступила к выпуску станций так называемой тропосферной связи, которая может обеспечить скоростной доступ в интернет на расстоянии в несколько сотен километров, причем в сложных географических условиях и без строительства дополнительной инфраструктуры. Производитель утверждает, что новый продукт обладает уникальными свойствами, которые позволят решить проблему связи в труднодоступных регионах.
Но стоит ли возвращаться к разработкам 1950–1970-х годов на фоне стремительного развития новейшей спутниковой связи?
Как Брежнев Индире Ганди звонил
Технология, о которой идет речь, основана на принципе преломления и отражения радиосигнала от нижнего слоя атмосферы — тропосферы. Для передачи данных таким способом нужны две станции: одна излучает сигнал, а вторая принимает его отражение от тропосферы на расстоянии до 500 километров (см. схему).
В 1954 году первая линия была построена для ПВО США, спустя два года тропосферную связь запустили советские военные. За последующие десятилетия технология получила широкое распространение не только в военной, но и в гражданской сфере: например, в 1966–1970 годах появилась система тропосферной связи «Север» протяженностью целых 13,2 тыс. километров, которая охватывала значительную часть побережья Северного Ледовитого и Тихого океанов, а также русла рек Енисея и Лены.
А в 1981 году была введена прямая линия тропосферной связи Москва — Дели. Уникальность этого проекта заключалась в том, что линию длиной более 4000 километров удалось проложить через неприступные горы Гиндукуш, название которых переводится с персидского как «Убийца индусов». Первым новой системой воспользовался Леонид Брежнев, позвонив тогдашней главе Индии Индире Ганди.
Но с конца 1990-х тропосферную связь в гражданской сфере начали активно вытеснять другие телекоммуникационные технологии, практически похоронив ее к началу 2000-х. Проблема заключалась в том, что станции связи были очень громоздкими: диаметр передающих и принимающих антенн мог достигать высоты многоэтажного дома — 30–40 метров. Такие массивные сооружения было сложно транспортировать и обслуживать, они отличались большим энергопотреблением и высокой мощностью радиоизлучения, что считалось небезопасным для находящихся поблизости людей.
Но главное, пропускная способность сигнала тропосферной связи прошлого была весьма слабой: ее емкости едва хватало на несколько телефонных каналов, не говоря уже о скоростной передаче данных. Сейчас ситуация изменилась: апологеты возрождающейся технологии заявляют, что благодаря современным инженерным решениям смогли вывести незаслуженно забытый тип связи на принципиально иной уровень.
«Гроза» готова к масштабированию
Новые тропосферные станции уже размером не с дом, а с обычную спутниковую тарелку. Модель НПП «Радиосвязь» получила название «Гроза-1,5»: диаметр ее антенн всего 1,5 метра. Станция не требует слишком много энергии, не дает вредного излучения, ее можно легко перевезти и установить, например, на крыше здания или на несложных башенных сооружениях.
В предоставленных «Эксперту» материалах представители НПП «Радиосвязь» сообщили, что конструкторское бюро предприятия также разработало уникальный цифровой модем, который функционирует на основе нейронных сетей. Благодаря этому системе удалось достичь достаточно высокой скорости передачи данных — до 45,5 мегабита в секунду. Что касается дальности, то в настоящее время станции могут работать на расстоянии 210 километров друг от друга. В будущем специалисты обещают улучшить оба параметра. «Мы работаем над созданием модемов с новыми алгоритмами, которые позволят еще больше увеличить скорость передачи данных», — заявил в официальном пресс-релизе Ринат Галеев, генеральный директор НПП «Радиосвязь».
Станции «Гроза» выпускаются на красноярском предприятии НПП «Радиосвязь»; инвестором выступил федеральный Фонд развития промышленности, вложивший в проект 335 млн рублей. Модель состоит преимущественно из локализованных отечественных комплектующих. На первом этапе планируется выпускать порядка 200 станций в год, увеличивая объемы производства в зависимости от спроса. Предполагается, что российской разработкой заинтересуется широкий круг потребителей: предприятия, объекты туристической инфраструктуры, небольшие удаленные поселки, которые смогут раздавать получаемый на принимающую станцию сигнал (скажем, через беспроводную сеть Wi-Fi) на десятки компьютеров, ноутбуков, смартфонов и проч. По такому принципу сегодня уже работает экспериментальная линия на Алтае, соединившая столицу республики Горно-Алтайск с популярным у альпинистов Семинским перевалом (высота 1717 метров).
В ближайшее время Госкомиссия по радиочастотам (ГКРЧ) планирует выделить под тропосферную связь диапазоны 4435–4555 и 4630–4750 мегагерц. «Использование тропосферной связи позволяет максимально оперативно обеспечить цифровизацию труднодоступных объектов и малонаселенных пунктов, — отмечает Ринат Галеев. — Монтаж нашего оборудование несложный, а сама связь выгоднее спутниковой, поскольку не надо платить за аренду спутникового ресурса. Проведенные испытания показали широкие возможности “Грозы” в части дальнейшего масштабирования технологии».
Зачем нам тропосфера?
Проблема цифрового неравенства, когда одни жители страны имеют полноценный доступ к современным телекоммуникациям, а другие нет, в России до сих пор актуальна. По данным Росстата, в 2022 году 85,5% российских домохозяйств имели доступ к скоростному (широкополосному) интернету. Динамика налицо: в 2013 году этот показатель составлял всего 56,5% (см. график). Однако правительство поставило задачу в ближайшее время довести охват до 100%. «Проблема доступа к интернету в РФ действительно существует, — комментирует Антон Коновалов, руководитель строительства и эксплуатации волоконно-оптических линий связи телекоммуникационной компании “Четвертое измерение”. — Что говорить о труднодоступных регионах, если даже в областях городов-миллионников с высоким уровнем цифровизации существуют населенные пункты, где нет мобильной связи, тем более интернета. В таких местах, как, например, Ханты-Мансийский и Ямало-Ненецкий автономные округа, республики Саха (Якутия), Ингушетия, Дагестан, север Красноярского края, эта проблема стоит особенно остро. Полное отсутствие или плохой доступ к интернету негативно сказывается на качестве образования, возможностях трудоустройства, уровне банковского обслуживания населения, мешает культурному обмену и снижает качество жизни в целом».
С коммерческой точки зрения операторам связи невыгодно работать с удаленными малонаселенными районами. Поэтому в России с 2014 года развернута специальная программа по устранению цифрового неравенства (УЦН) между городским и сельским населением, согласно которой к 2030 году во всех населенных пунктах, где проживает от 250 до 500 человек, должен быть обеспечен доступ в интернет со скоростью не менее 10 мегабит в секунду. Однако в последнее время программа буксует, а региональные власти жалуются на сокращение федерального финансирования: в текущем году государство выделило на УЦН 6,8 млрд рублей, в то время как в 2022 году бюджет был вдвое больше — около 14 млрд.
Технологически обеспечить связь в отдаленных регионах можно двумя способами — с помощью прокладки оптоволоконного кабеля и посредством передачи радиосигнала (радиорелейная связь). Кабель на большие расстояния тянуть дорого: цена может достигать нескольких десятков миллионов рублей за каждую сотню километров прокладки. Радиорелейная связь дешевле: стоимость пары станций, расположенных на расстоянии в несколько сотен километров, составляет 2–3 млн рублей. Проблема в том, что эти станции хорошо работают только на ровной местности, где нет помех. Зато в местах со сложным рельефом на помощь может прийти та самая тропосферная связь. Она, по сути, является подвидом радиорелейной и способна обеспечить интернетом местности с горным или сложным природным ландшафтом, так как передает сигнал через отражение сверху. НПП «Радиосвязь» пока официально не объявило розничную стоимость своих станций «Гроза-1,5», но специалисты оценивают их примерно в 5 млн рублей за комплект.
Спутниковую связь для граждан, в том числе в удаленных регионах, сегодня обеспечивает два десятка операторов, которые используют как иностранные, так и российские спутники связи — например, французскую спутниковую группировку Eutelsat, американскую Intelsat, японскую JSAT, отечественные «Экспресс» и «Ямал», а также аппараты компании «Газпром космические системы». Число пользователей спутникового интернета в стране растет: по данным ComNews Research, количество приемных станций связи VSAT (Very Small Aperture Terminal, терминал с очень маленькой апертурой) по итогам 2022 года увеличилось на 5% — до 150 тыс. При этом наиболее востребованы они именно в труднодоступных регионах: первое место занимает Сибирский федеральный округ (28% от общего числа терминалов), второе — Дальневосточный федеральный округ (21%).
Стоимость самих станций VSAT не так высока, порядка 30–50 тыс. рублей, но вот получение интернет-трафика из космоса выйдет в копеечку — особенно в удаленных областях, где нет массового потребления сигнала и операторам спутниковой связи вещать невыгодно. Где-нибудь в арктической зоне или на севере Сибири гарантированное получение значимого трафика на большой скорости (аренда спутникового канала) может обойтись малому предприятию или туристическому центру в сотни тысяч рублей в месяц, это несколько миллионов в год. Использование же тропосферной связи окупит затраты на оборудование в течение нескольких лет (за трафик по радиорелейной связи, конечно, тоже нужно будет платить, но его стоимость на порядок меньше, чем получение данных через спутник).
Правда, цена спутникового интернета в России в ближайшее время может измениться. Сейчас в стране идет активная подготовка к развертыванию космической группировки связи «Сфера», которая станет конкурировать с такими известными зарубежными проектами, как StarLink и OneWeb. В «Сферу» в общей сложности должно войти более 600 низкоорбитальных спутников связи, первый из них был запущен еще осенью прошлого года. Ожидается, что группа сможет обеспечить качественный и при этом недорогой доступ в интернет на всей территории России, но потенциальным пользователям придется подождать: в полную силу «Сфера» заработает только к 2030 году.
Сможет ли тропосферная связь в этих условиях доказать свою состоятельность — вопрос дискуссионный. Часть опрошенных «Экспертом» специалистов отнеслись к перспективам развития возрожденных технологий в России без особого восторга. «На удаленных территориях при организации транспортных каналов операторы в зависимости от условий используют отработанные и доступные на рынке технологические решения: волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), радиорелейные линии или спутники», — прокомментировали тему представители оператора сотовой связи МТС.
«Тропосферная связь — мастодонт из прошлого, блестяще решивший все свои задачи в отсутствие широкого распространения спутниковой связи, — говорит Константин Салтыков, технический директор группы компаний “Орион” (оператор услуг спутниковой связи). — Что касается нынешних реалий, то современная тропосферная связь может быть востребована как стационарная кластерная сеть “точка—точка” или как резервный вариант в связке с более стабильной, “дальнобойной” спутниковой сетью».
Сдержанное отношение операторов к тропосферной связи можно объяснить тем, что, по мнению ряда специалистов, выделяемые под «тропосферу» частоты пересекаются с запросами на частоты для сотовой связи пятого поколения 5G, что в будущем, вероятно, начнет тормозить ее развитие. Кроме того, на работу технологии прошлого века влияют погодные условия: еще советские инженеры признавали, что из-за непрестанного изменения состояния тропосферы отражающийся от нее радиосигнал подвержен замираниям. «Минусы решений тропосферной связи — это зависимость от ряда факторов, к которым относятся погода и солнечная активность», — комментирует Владимир Валькович, директор по стратегии и долгосрочному планированию развития сети «Билайн». Впрочем, для качества спутникового доступа эти факторы тоже важны.
При этом у тропосферной связи есть и очевидные достоинства. «Основной ее плюс — быстрота развертывания, контроль средств связи и отсутствие зависимости от спутникового сегмента, — продолжает Владимир Валькович. — В настоящее время потребитель вряд ли сможет использовать современные и перспективные низкоорбитальные системы иностранного производства, которые предоставляют высокоскоростной доступ по относительно конкурентным ценам, а отечественные аналоги спутниковых “низколетов” появятся не ранее 2025 года. Преимуществом тропосферной связи, безусловно, является и то, что ее разработка и производство находятся в России».
Итак, «старая новая» связь сможет найти свою нишу в обеспечении интернетом дальних районов со сложным рельефом. Кроме того, она способна выступать в качестве дублера «спутника» и подстраховочного варианта для предоставления безопасной и надежной связи. Ведь оборудование для нее сделано в России, с высокой долей локализации, и находится оно на земле, в то время как космические объекты подвержены риску нежелательных воздействий со стороны недружественных государств.
Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl