|
|
  |
Главная страница / Архитектура отрасли К ВОПРОСУ О «ПОСЛЕДНЕЙ МИЛЕ»Борьба за потребителя, а значит, и удешевление трафика заставляют по-новому подходить к неприемлемым ранее решениям. В последнее время на Западе да и в России всерьез прорабатываются концепции использования аэростатной техники в качестве несущих телекоммуникационных платформ. Этому есть несколько причин. Аэростаты обеспечивают высотное положение передатчиков и ретрансляторов и способны заменить десятки и сотни типовых мачт. Стоимость аэростатной телекоммуникационной платформы на порядок ниже суммарных затрат на мачты-антенны. Качество передаваемого через высотную телекоммуникационную платформу по характеристикам приближается к спутниковому. Аэростатные высотные телекоммуникационные платформы – идея далеко не новая. Еще до 1962 года компания Telstar satellite, работающая в области удаленной телефонной связи, запустила гигантский аэростат, который был способен пассивно ретранслировать сигнал, стартовавший от передатчика компании Bell Laboratories и достигавший местечка Кроуфорд Хил (Crawford Hill). Принцип работы такого комплекса в общих чертах следующий. Аэростатная беспилотная телекоммуникационная станция-платформа, стабильно находящаяся на заданной высоте, связана с наземным пунктом, откуда и осуществляется передача сигнала. Радиус охватываемой одним аэростатным комплексом территории в зависимости от оборудования и высоты подъема составляет от 50 до 1000 км. По мнению главного технического директора Advanced Technology Group (ATG), – британской компании, работающей над созданием сетей беспроводного доступа на основе стратосферных дирижабельных платформ, такие системы приведут к революции в структуре мировых систем связи. Их можно будет размещать в любом месте Земного шара. В октябре 2002 года представители ATG заявили, что флот из 19 дирижаблей сможет не только полностью обеспечивать работу сетей мобильных телефонов, но и ретранслировать сигналы телевидения, цифрового радиовещания, Интернета и служб наблюдения. О возможности обеспечить покрытие всей территории Японии с помощью 16 высотных дирижаблей взамен более чем 25 тыс. мачтовых антенн заявили разработчики из Национальной аэрокосмической лаборатории Японии (NAL), возглавляющие реализацию данного проекта. Однако имеются и специфические проблемы. Одна из них состоит в сохранении платформы в устойчивом состоянии, что важно для стабильной передачи сигнала. Именно над этим вопросом и работают конструкторы, предлагая специальные системы, способные поддерживать равновесие даже при ураганном ветре 55 м/с, возникающем на таких высотах. Другая проблема связана с энергообеспечением парящих на высоте 20 км беспилотных аэростатах, особенно в ночное время. Инженеры предложили использовать оригинальные концепции аккумуляции и распределения солнечной энергии с помощью, например, так называемых возобновляемых топливных элементов (RFC). Для России перспективность таких проектов очевидна ввиду больших террит Действительно, уже сегодня наблюдается перегруженность крыш высотных домов, труб котельных и любых других мало-мальски подходящих объектов антенно-мачтовыми сооружениями самых разных конструкций. С расширением диапазона частот и снижением радиуса действия количество АМС будет возрастать. Каждый оператор подвижной связи вынужден решать данную проблему. К тому же, я бы не рискнул жить в квартире, в окна которой смотрит направленная антенна. Другое дело, реализация данного проекта. Наверное, удержать объект размером несколько сот метров на высоте в десятки километров в течение пяти лет, сохраняя при этом минимальным отклонение от заданной точки, – дело сложное. Еще одна проблема – надежность оборудования, установленного на аэростатную платформу. Резервирование внесет свою «лепту» в стоимость услуги для абонента. Для меня не вполне ясно решение вопроса питания передающего оборудования: позволят ли солнечные батареи запасать энергию, достаточную для работы собственных двигателей платформы и оборудования связи? Наверняка, возникнут проблемы при снятии одного из аэростатов с рейда и замене его другим. И наконец, учитывая принятое решение о развитии легкой авиации в России: не станут ли тросы, удерживающие объекты, препятствием для воздушных судов? Так что у меня пока больше вопросов, чем ответов. Вячеслав Теплых, начальник оперативно- технической службы ЗАО "СМАРТС" SKY STATION Реализуя проект Sky Station, компания Sky Station International (США) разработала беспилотный стратосферный дирижабль типа SSI, на котором будет закрепляться одна или несколько платформ для телекоммуникационного оборудования. Для коррекции полета и маневрирования будут использоваться новейшие системы контроля полета, например GPS (Global Positioning System). Панели с солнечными батареями будут располагаться непосредственно на оболочке дирижабля. Это позволит накапливать солнечную энергию и использовать ее для удержания аппарата в заданной точке на высоте около 20 км в течение 5 лет. С помощью проекта Sky Station планируется обеспечивать стабильный канал передачи данных как с геостационарным пунктом, так и с орбитальным спутником. Параметры телекоммуникационного сервиса во время штатной эксплуатации оцениваются следующими цифрами: 2 Мбит/с – для спутникового канала связи и 10 Мбит/с – для наземного оператора. Показатели для мобильной голосовой связи – от 9,6 до 16 Кбит/с, для передачи данных – 384 Кбит/с. Широкополосный передатчик будет использовать частоты от 47,2 до 47,5 ГГц для связи с орбитальным спутником и от 47,9 до 48,2 ГГц для связи с землей Стоимость создания мировой вещательной инфраструктуры оценивается в 2,5 млрд долл. Запуск проекта намечался еще в 2002 год, но сенсации пока не произошло, продолжаются проектные работы. Систему, подобную Sky Station, разрабатывает группа профессора Б.-Х. Креплина из Института статики и динамики воздупользовать прежде всего в качестве релейных станций. Одна воздушная платформа позволит поддерживать одновременно до 100 тыс. телефонных переговоров. Германские дирижабли отличает многомодульная архитектура конструкции, что, по мнению разработчиков, обеспечит большую маневренность и устойчивость в высотных слоях, где скорость ветра может превышать 50 м/с. Стратосферные дирижабли будут использовать солнечную энергию и на высоте 20 км работать в беспилотном режиме. Смена несущего вахту аппарата будет осуществляться раз в пять лет и займет считанные часы; для потребителей это останется незаметным. Зона охвата одной платформы – 20 тыс. кв. км. Таким образом, один дирижабль сможет обслуживать территорию, равную по площади федеральной земле ФРГ среднего размера. Первый прототип ISD будет запущен в воздух в 2003–2004 годах, а их серийный выпуск начнется после 2009-го. По прогнозам, к 2004 году появятся опытные аэростатные платформы, которые будут использоваться в том числе и для предоставления телекоммуникационных услуг. Оборудование, установленное на таких платформах, будет включать базовые станции сотовой связи и беспроводного радиодоступа, телевизионные и пейджинговые передатчики, системы доступа в Интернет и другие системы массового обслуживания. Известной альтернативой платформам являются системы спутниковой связи и вещания. Но и стоимость приемопередающих устройств в этом случае довольно значительная. В отличие от спутников аэростатные ретрансляторы находятся на небольшой высоте (как правило, 20 км), затухание сигнала неизмеримо меньше, да и стоимость их запуска и обслуживания выгодно отличается от существующих спутниковых платформ. Для широкого распространения аэростатных платформ предстоит решить проблемы, связанные со стабилизацией их положения, увеличением срока службы и безопасностью. Валерий Шатов, заместитель директора по технологиям ОАО "ВолгаТелеком" STRATSAT Дирижабельная система StratSat разрабатывается британской компанией Advanced Technology Group (ATG), которая стала пионером в разработке новейшей телекоммуникационной технологии на основе волоконно-оптических систем (fly-by-wire). Основное назначение аэростатного комплекса – поддержка глобальных телекоммуникационных программ и мониторинг сетей. ATG уверена, что запуск системы StratSat позволит расширить продажи услуг мультимегабитной передачи данных, поскольку месячная плата пользователя такой системы составит всего 5 долл., следовательно, возрастет приток новых потребителей. После проведения экспериментальных запусков прототипа дирижабля компания ATG приступила к разработке дирижабельного комплекса StratSat™ с оболочкой длиной около 220 м (это три Boeing 747s, стоящие друг за другом). Создание первого полноценного аппарата планируется завершить не позднее 2004 года. Дирижабль займет стационарную позицию у грамногоканальной системы радиосвязи. Согласно проекту поверх оболочки будут размещены солнечные батареи, предназначенные для обеспечения перманентной работоспособности платформы. В ATG считают, что система ее дирижаблей заменит не только нынешние 4 тыс. релейных мачт, но и еще 10 тыс. мачт, необходимых в будущем для обеспечения работы мобильных телефонов третьего поколения. Стоимость проекта StratSat намного ниже стоимости решений на основе спутника, а по качеству связи приближается к орбитальной телекоммуникационной платформе. Это позволит снизить стоимость звонков с мобильных телефонов и, следовательно, занять достаточно большую часть рынка. Проекты HASPA И HALE Встречаются и более сенсационные проекты. В начале 1970-х годов NASA приступило к созданию привязного аэростата нового поколения – без троса. Для возвращения аппарата в исходную точку использовалась высокотехнологичная навигационная система, управляющая двигательным комплексом. Проект HASPA (High-Altitude Superpressure Powered Aerostat) постоянно совершенствовался. С 1998 года генеральным подрядчиком стала корпорация Lockheed Martin. Аэростат HASPA по условиям проекта будет зависать на высоте 20–25 км, где скорость ветра намного меньше, чем в более низких или более высоких слоях атмосферы. Другой проект – известного воздухоплавателя из Великобритании Пера Линдстранда HALE (High Altitude Long Endurance (Aerostatic Platforms) – осуществляется при тесном сотрудничестве с Европейским космическим агентством и рядом известных университетов. Проектируемый дирижабль сможет поднимать до 600 кг. Двухлопастной винт диаметром до 20 м будет работать от энергии солнечных батарей мощностью 400 кВт. Интересно, что электричество, вырабатываемое в них, должно обеспечивать разложение воды на водород и кислород, которые под давлением предполагается закачивать в баллоны. В ночное время эти составляющие будут сгорать в двигателе, вновь пополняя запасы воды. HIGH ALTITUDE PLATFORM STATIONS (HAPS) Компании Sanswire Technologies и Telesphere Communications объединяют свои усилия для создания 10 высотных платформ Stratellite (стоимостью 3,6 млн долл. каждый) на основе управляемых аэростатов, работающих от солнечной энергии. Непосредственно созданием дирижаблей занимается известная воздухоплавательная фирма 21st Century Airships. Сферические стратосферные дирижабли Stratellite создавались именно как платформы для высокоскоростного беспроводного доступа в Интернет, а также целого ассортимента других телекоммуникационных услуг. Прототип системы Stratellite, созданный усилиями дирижаблестроителей и связистов, совершил пробный полет в конце 2002 года. Этот шарообразный аэростатный комплекс высотой с 26-этажное здание побывал на высоте 3 км. Аэростаты такого класса способны поднимать телекоммуникационное оборудование весом до 2 т в стратосферу – на высоту 21 км. Именно на такой высоте Stratellite и будет игнала на площади около 500 тыс. кв. км. По мнению главного управляющего компанией Sanswire Майкла Молена, решение на базе Stratellite отличается от Sky Station и разработок других компаний по нескольким показателям: «Существующие дирижабли, имеющие сигарообразную форму, вынуждены делать большой поворот, чтобы поставить станцию над нужной территорией. В этом-то и заключается главная трудность – осуществить передачу в процессе движения». Для сервисной поддержки пользователей система Stratellite будет использовать протокол 802.11, или Wi-Fi1 и поможет пользователям Интернета получить долгожданный широкополосный доступ и мобильность. Современное передающее оборудование для высотных платформ, обеспечивающих фиксированно беспроводную передачу сигнала, позволяет работать на частоте 47 ГГц (передача сигнала на геостационарный пункт – 47,2–47,5 ГГц и канал спутниковой связи – 47,9–48,2 ГГц). В частности, для эксплуатации платформы HAPS предписано использовать частоту между 18 и 32 ГГц и частично, а не исключительно диапазон от 27,5 до 28,35 ГГц и 31,0 и 31,3 ГГц1. По оценкам разработчиков, система HAPS способна обеспечивать скорость передачи данных от 25 до155 Мбит/с в зависимости от установленного оборудования и высоты подъема платформы. Stratellite сможет нести «перманентную вахту» в течение 12 месяцев, после чего эстафета будет передана такому же аппарату, который оперативно «заступит на дежурство». Пользователи фактически не почувствуют «смену». Оборудование, установленное на платформе, будет включать станции сотовой, 3G/4G мобильной, MMDS, пейджинговой, фиксированной беспроводной телефонии, высокочастного ТВ и др. Помимо предоставления доступа в Интернет эта глобальная беспроводная система позволит выводить на рынок телекоммуникаций такой специфический продукт, как «антенный массив», который будет поддерживаться ресурсом аэростатных платформ. Каждая платформа Stratellite сможет заменить 1400 стандартных телекоммуникационных мачтовых станций наземного базирования. Первый комплекс Stratellite планируется запустить в 2004 году. Создание конкурентоспособной сети с широким набором высокотехнологичных услуг требует от оператора, в первую очередь, хорошего покрытия территории. В статье рассмотрен «нетрадиционный» подход к решению этой задачи. Предложенное «промежуточное решение» – использование аэростатной техники в качестве несущих платформ для сетей СПС – действительно, представляется интересным. Это актуально в России для операторов обширных территорий с низкой плотностью населения или для стартового этапа эксплуатации сети. Время, требуемое на установку одной аэростатной платформы, значительно меньше, чем на строительство площадок и установку оборудования нескольких десятков базовых станций. Кроме того, справедливо отмечено, что стоимость запуска аэростатной телекоммуникационной платформы на порядок ниже суммарных затрат на развертывание вность использования частот по сравнению с существующими традиционными сотовыми сетями, и поэтому требует новых подходов к регулированию спектра, предназначенного для такого применения. Стоит еще раз подчеркнуть привлекательность данного решения именно для операторов вновь создаваемых сетей, не имеющих базовой инфраструктуры, и для региональных операторов, разворачивающих сети на больших территориях с небольшим количеством крупных городов. Для операторов, модернизирующих свои сети, использование имеющейся инфраструктуры является более простым вариантом. Кроме того, эксплуатация сети в городах-мегаполисах помимо качественного покрытия (на улице, в помещениях, автомобилях) требует высокой емкости сети, что напрямую зависит от числа развернутых базовых станций. Михаил Косинов, заместитель генерального директора по новым технологиям компании МСС Японская стратосферная платформа По заказу Организации по развитию телекоммуникаций Японии (TAO), Национальной аэрокосмической лаборатории Японии (NAL) и Исследовательской лаборатории по проблемам телекоммуникаций (CRL) компания Wireless Innovation Systems Group из Исследовательского центра радиосвязи (Йокосака) совместно с Исследовательским центром из Митаки с 1998 года разрабатывает стратосферную платформенную систему. Комплекс «Стратосферная сеть беспроводного доступа» (Stratospheric Wireless Access Network) представляет собой взаимодействующие между собой дирижабли, установленные на расстоянии 40–50 км. Предполагается использовать этот комплекс, парящий на высоте 20 км, в качестве телекоммуникационной инфраструктуры, которая сможет обеспечить доступ к передающим системам и специализированной сети. Срок «перманентного дежурства» каждого комплекса – от 3 до 5 лет. Ввод в коммерческую эксплуатацию намечен на 2007 год. Проект Airborne Relay Communications (ARC) Система ARC – это оснащенная специальными станциями платформа, которая установлена на дирижабле. Американская фирма ARC создала проект одноименной аэростатной платформы. Развертывание этой системы предполагается на высоте от 3 до 10,5 км. Сегодня базовые дирижабли системы ARC создаются компанией Aeros. Платформа разрабатывалась для низкоуровневого радара. Эксплуатацией данного аппарата занимаются американские пограничники, которым высотный монитор дает возможность успешно контролировать границу между США и Мексикой. Благодаря возможностям реализованной таким образом беспроводной сети телекоммуникационный сервис получит большую мобильность и сможет охватить территорию диаметром «пятна» от 55 до 250 км, или 1500 тыс. потребителей (в зависимости от установленного на дирижабле оборудования). С 2001 года начаты работы по созданию на основе ARC беспроводной сети AMERICEL. Неудобство заключается в том, что в местах дислокации дирижаблей системы ARC будет запретная для полетов зона. ирижаблей сдерживают финансовые возможности. Однако общие тенденции мирового развития телекоммуникаций обусловили возникновение ряда перспективных проектов на основе аэростатных платформ для оборудования связи. Система БАРС (беспроводная аэростатная радиосеть) была создана на волне поиска эффективных решений по восстановлению полноценного вещания после пожара Останкинской телебашни Воздухоплавательным центром «Авгуръ» и ИППИ РАН на основе привязного газового аэростата Au-17. Грузоподъемность аппарата – 80 кг (при модификации – до 120 кг) подходит для реализации телекоммуникационных проектов (к примеру, вес базовой станции стандарта CDMA равен 54 кг). Каждый аэростат способен заменить несколько десятков релейный мачт наземного базирования, а ценовые показатели столь незначительны, что позволяют всерьез говорить о возможности решать крупномасштабные задачи для всей территории России. Академик РАН Е. П. Велихов прокомментировал это так: «Чтобы не строить высоких и дорогих телевизионных башен, можно использовать старую технику – аэростаты, которые будут подниматься на 300-500 м. Вариант уже опробован экспериментально в Курчатовском институте и Северо-Западном округе Москвы и дал хороший результат». Большинство школ Северо-Западного округа столицы получили бесплатный доступ в Интернет через специально разработанную сеть RadioNet. БАРС была создана на основе малообъемного привязного аэростата и специального оборудования: радиомодемов Cisco WGB340/WGB350 и Cisco BR340/BR350; антенны направленной параболической 23dbi, установленной на крыше здания; пассивных элементов СВЧ-тракта; антенных усилителей и маршрутизатора. Абонентская станция работает на базе радиомодема ARLAN. Радиооборудование подключается «витой парой» к маршрутизатору (серверу) локальной сети. Образовательному учреждению выделяется пространство IP-адресов сервис-провайдером Интернет. Особенность такой системы заключается в том, что в ней используются как имеющиеся антенны, так и возможности высотной телекоммуникационной платформы, благодаря чему удалось нарастить трафик и снизить абонентскую плату для пользователей. На высоту 500–700 м аэростат в режиме эксплуатации осуществляет полноценный охват территории, не оставляя «мертвых зон». Лишь во время штормового предупреждения аэростат не несет свою вахту, да и то это вопрос времени, поскольку ведутся конструкторские работы по наращиванию ресурса аэростата. Он поднимает станцию в специальной емкости обтекаемой формы, обеспечивает доступ в Интернет и реализует ряд задач специального назначения (охранные системы, экстренная связь, видеонаблюдение...) На основе системы БАРС могут реализовываться как глобальные проекты типа «Электронная Россия», так и локальные инсталляции для решения проблемы «последней мили». Создание сети на базе позволяет добиться таких значительных показателей, как гибкость архитектуры сети и возможность ее оперативной модификации, выеспроводными каналами связи со скоростью до 10 Мбит/с (с учетом новейших технологий значительно больше); быстрота проектирования и реализации, что критично при жестких требованиях к времени построения сети; высокая степень защиты от несанкционированного доступа; отказ от дорогостоящей прокладки или аренды оптоволоконного либо медного кабеля. Передача сигнала через БАРС осуществляется в диапазоне 2,4 ГГц (технология широкополосного или шумоподобного сигнала, реализованного в рамках стандарта 802.11 по IEEE). Главная страница / Архитектура отрасли |