Главная Pentagonus Регистрация

Вход




Приветствую Вас Гость | RSS Четверг, 22.04.2021, 22:19
Ключевые слова
мобильная связь, связь, обмен информации, Д. Пушков, 5G

Ключевой партнёр
Академия военных наук РФ
Академия военных наук РФ

Категории каталога
Общевойсковые вопросы [24]
Армия [84]
ВМС [23]
Морская пехота [78]
БОХР [12]
ВВС [10]
Космические силы [3]
ЧВК [0]

Поиск


Наш опрос
Готовы ли ВС США к борьбе за господство в Арктике?
Всего ответов: 103
Статистика

Rambler's Top100

Онлайн всего: 21
Гостей: 20
Пользователей: 1
Antoniorrl

Top secret


Translate.Ru PROMT©
Главная » Статьи » По родам войск » Армия

Перспективы развития сетей мобильной радиосвязи пятого поколения в ВС США (2021)

Перспективы развития сетей мобильной радиосвязи пятого поколения в ВС США

Майор Д. Пушков

В ближнесрочной перспективе в Соединенных Штатах Америки начнется активное внедрение сетей связи пятого поколения (5G) в информационную инфраструктуру вооруженных сил.

В связи с этим министерство обороны (МО) США инициализировало финансирование научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) в интересах создания аппаратно-программного обеспечения (АПО) в рамках реализации программы "Информационно-коммуникационные технологии пятого поколения", направленной на повышение эффективности систем связи и внедрение телекоммуникационного оборудования и сервисных услуг 5G.

Было утверждено ежегодное финансирование данной программы.

В начале 2020 года парламент США рекомендовал МО ускорить развитие телекоммуникационных технологий пятого поколения, а также предоставлять ежеквартальный отчет об этапах выполнения НИОКР, проводимых в этой области.

Финансирование программы развития сетей связи пятого поколения

Финансовый год 2019 2020 2021
Общая сумма затрат, млн долларов 120 200 449

В основу создания систем сотовой связи 5G заложена идея модернизации оборудования мобильной связи четвертого поколения, внедрение нового АПО, а также задействование средств связи, работающих в высокочастотных диапазонах.

К особенностям сети связи пятого поколения относятся:
- наличие технологии "Опэн рэн" (Open RAN), которая использует технические решения архитектуры открытых систем мобильной связи, а также семейства стандартов и протоколов, описывающих сеть радиодоступа нового поколения;
- использование технологии "Массив Мимо" для пятого поколения (5G Massive MIMO), основанной на применении большого числа антенн, устанавливаемых на базовые станции (БС, в сетях связи четвертого поколения применяется технология "Мимо" 2×2 и 4×4 с распределением антенн на одной БС). Данная технология позволяет повысить эффективность использования диапазона рабочих частот (ДРЧ) с помощью методов точного формирования луча диаграммы направленности антенны на абонента.

Предполагаемое распределение частотного спектра сети пятого поколения в вооруженных силах США
Эволюционное развитие сетей мобильного радиосервиса в зависимости от скорости передачи данных
Зона покрытия базовой станции: А - в КВЧ-диапазоне на частоте 28 ГГц; Б - в СВЧ-диапазоне на частоте 3,4 ГГц
Сравнение показателей мобильной сотовой связи четвертого и пятого поколений
Национальные операторы коммерческой сотовой связи США, разрабатывающие сети пятого поколения
Карта построения сетей мобильной радиосвязи 5G американским оператором "Веризон" на десяти авиабазах ВВС США

При этом появляется возможность обеспечения высокоскоростной связи в движении на большой дальности с летательными аппаратами на скорости свыше 500 км/ч.

По мере развития и внедрения сетей пятого поколения с учетом интересов гражданского и военного секторов в США предполагается разделить весь частотный спектр на три сегмента: ниже 1 ГГц (низкий диапазон); 1-6 ГГц (средний); 24-300 ГГц (высокий).

В ВС США планируется использовать ДРЧ: 0,7-2,1 ГГц, 3,4-3,8 ГГц и 24-100 ГГц. Особенно остро стоит проблема с наличием свободных частот в диапазоне 2,1-6 ГГц, зарезервированных за федеральными службами и ведомствами США, частично за ВС, а также выделенных под технологии локальных беспроводных сетей на основе стандарта IEEE 802.11 "Вай-фай" (Wi-Fi - Wireless Fidelity) на частоте 5 ГГц.

Сокращение сроков развертывания сетей связи пятого поколения в ВС США во многом зависит от обновления существующих стандартов сотовой сети четвертого поколения, таких как "Юмтс" (UMTS), "Джисм" (GSM), "Лте" (LTE) (для разгрузки трафика в особо загруженных зонах), внедрения технологии "Д2д" (D2D - Device to device), которая позволит абонентам, находящихся на небольшом удалении друг от друга (приблизительно до 200 м), обмениваться данными напрямую между собой без подключения к БС. Преимущество этой технологии заключается в возможности использования передачи данных в нелицензируемую часть спектра, которая позволит разгрузить сотовую сеть связи пятого поколения.

В настоящее время одним из основных требований при построении новых сотовых сетей является значительное повышение скорости передачи данных - до 20 Гбит/с от БС к абоненту и до 10 Гбит/с в обратном направлении, которое возможно достичь в полосах частот КВЧ-диапазона (миллиметровые волны).

В случае использования этих частот (скорость передачи данных до 20 Гбит/с) зоны покрытия БС будут значительно уменьшены.

Решить данную проблему возможно, путем увеличения количества БС с соответствующим числом антенн, что приведет к значительному повышению стоимости инфраструктуры сети пятого поколения. Так, в ходе проведения испытаний по определению оптимального выбора ДРЧ и скорости передачи данных национальными операторами сотовой связи в интересах МО США были получены такие результаты, отраженные на рисунке на стр. 32. При этом на частоте 28 ГГц удалось обеспечить устойчивую связь от одной БС со скоростью 100 Мбит/с до 72% населения района города Лос-Анджелес и 1 Гбит/с - до 55% населения того же района.

С учетом финансовых затрат полоса частот ниже 6 ГГц является наиболее перспективной, поскольку радиоволны СВЧ-диапазона обладают лучшей проникающей способностью через естественные преграды и возможностью большего покрытия территорий.

Следует отметить, что в рамках построения сетей пятого поколения на начальном этапе частота в 3,5 ГГц будет являться наиболее востребованной в ходе первичного тестирования и верификации телекоммуникационного оборудования.

В настоящее время большинство операторов сотовой связи США для снижения стоимости услуг связи, а также из-за отсутствия промышленной инфраструктуры по разработке программного обеспечения, микросхем, программируемых маршрутизаторов нового поколения и другого цифрового оборудования вынуждены закупать оборудование в странах, входящих в Евросоюз.

Так, среди ведущих европейских производителей телекоммуникационного оборудования, специализирующихся на разработке и внедрении сетей 5G, наибольших успехов добились компании "Нокиа" (Финляндия) и "Эриксон" (Швеция). Поэтому в интересах обеспечения защиты разрабатываемых телекоммуникационных сетей пятого поколения и надежности АПО в вооруженных силах, в частности в ВВС, будет поставляться оборудование соответствующих компаний.

По состоянию на 2020 год наилучших результатов в развитии новых систем сотовой связи достигли четыре основных национальных (коммерческих) оператора мобильной сотовой связи США.

Компания "Веризон" (Verizon) разработала высокоскоростной сетевой стандарт пятого поколения (5GTF - 5 Generation Trans Flash), который обеспечивает скорость передачи данных от 300 Мбит/с до 1 Гбит/с в зависимости от местности и удаления от базовой станции).

Компания "Т-мобайл" (T-Mobile) разработала технологию передачи данных и видеовызова со скоростью 100 Мбит/с на частоте 600 МГц, а также осуществила одновременный групповой видеовызов на частотах в 600 МГц, 28 ГГц и 39 ГГц.

Кроме того, подписан совместный контракт на сумму 3,5 млрд долларов с компаниями "Нокиа" и "Эриксон" по развитию национальной сети пятого поколения в Соединенных Штатах.

Компания "Эйти Энд Ти" (AT&T) осуществила внедрение международного стандарта "Проект партнерства сотовых сетей третьего поколения" (3GPP - The 3-rd Generation Partnership Project) в сети мобильной связи 5G на территории США, а также технологию беспроводного доступа совместно с фирмами "Самсунг" (Корея) и "Интел" (США).

Компания "Спринт" осуществила разработку АПО на частоте 2,5 ГГц, а также техническую поддержку сети фирмы "Т-мобайл".

Независимо от национальных операторов мобильной связи, разработку сетей пятого поколения также ведут и другие американские коммерческие компании.

Среди них следует выделить компанию "Гого", которая разрабатывает новое АПО, предназначенное для функционирования первой в мире сети сотовой связи пятого поколения "воздух - земля" "Атг" (5G ATG - 5G Аir-Тo-Ground). Лицензионный диапазон частот сети "Атг" составляет до 2,1 ГГц, нелицензионный - 2,1-100 ГГц.

В проекте по разработке данной сети кроме "Гого" принимают участие компании "Нокиа", "Циско", "Эрспейс", "Боинг" и др. Начало функционирования "Атг" планируется не позднее 2021 года и прежде всего на самолетах гражданской авиации, обеспечивающих перевозки в рамках воздушного пространства США и Канады. В дальнейшем компания намерена участвовать в конкурсе на получении заказов от МО.

Предполагается, что коммерческие операторы услуг сотовой связи и сервисного доступа в международной сети Интернет (провайдеры) способны полностью развернуть сети пятого поколения на всей территории США в ближайшие 5 лет.

Общая сумма затрат для построения сетей нового поколения может составить около 400 млрд долларов. При этом внедрение систем сотовой связи пятого поколения непосредственно в ВС США планируется осуществить первоначально на территории действующих баз ВВС или вблизи них на условиях безвозмездной аренды сроком не менее 25 лет.

В рамках проектирования сетей пятого поколения в ВС США предполагается решить следующие задачи:
- увеличение роста мобильного трафика;
- увеличение числа устройств, подключаемых к сети;
- сокращение задержек для реализации новых услуг;
- обеспечение высокого уровня помехоустойчивости.

Основными требованиями, предъявляемыми к технологии 5G в ВС, следует считать:
- обеспечение пропускной способности сети до 20 Гбит/с;
- обеспечение потребительской скорости обмена данными до 100 Мбит/с;
- трехкратное увеличение коэффициента усиления антенн;
- обеспечение устойчивой связи и доступа к сервисам глобальной сети Интернет в транспортных средствах, движущихся на скорости до 500 км/ч;
- сокращение временной задержки в радиоинтерфейсе до 1 мс (для сервисов сверхнадежной межмашинной связи с низкими задержками Ultra - reliable and low latency communications) и до 4 мс (для сервисов сверхширокополосной мобильной связи (eMBB - Enhanced mobile broadband);
- поддержка одновременного подключения до 1 млн устройств/км2;
- 100-кратное увеличение энергоэффективности в средствах связи;
- поддержка уровня загрузки сетевого трафика не менее 10 Мбит/с на м2.

Новые высокочастотные сети пятого поколения могут объединять разрозненные локальные сети в единую глобальную сеть, улучшать логистическое обеспечение (воздушные переброски вооружения и военной техники, доставка грузов различного назначения), реализовать использование трехмерного видео в формате сверхвысокого разрешения "Юэчди" (UHD - Ultra High Definition), облачные сервисы, голографическую связь, технологии искусственного интеллекта и др.

Это в совокупности позволит увеличить скорость обработки поступающей информации в режиме времени, близком к реальному, от разнородных источников информации, а также обеспечить реализацию многодоменных операций в целях сокращения времени для принятия решения старшим начальником.

Кроме того, технологии сетей связи пятого поколения будут являться одним из ключевых компонентов при разработке бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) для создаваемых самолетов. Так, в компании "Митре" ведутся НИОКР по созданию БРЭО, на основе которого будет создан новый класс высокоскоростных систем связи "воздух - воздух" и "воздух - земля", а функции "Интернета вещей" (Internet of Things) в сетях 5G могут быть использованы для безопасного применения беспроводной БРЭО "Флай-бай" (fly-by), что значительно скажется на снижении веса будущих самолетов и беспилотных летательных аппаратов.

В настоящее время ВВС США находятся в тесном сотрудничестве с компанией "Веризон", которая планирует развернуть собственный перспективный сегмент сети пятого поколения на первых десяти авиабазах: Муди, Робинс и Доббинс (штат Джорджия); Сеймур Джонс (Северная Королина); Джойнт Бейс Чарлстон и Шоу (Южная Каролина); объединенная АвБ национальной гвардии Мак-Эншер (Южная Королина); Тиндалл (Флорида); Арнольд (Теннесси); Гриссом (Индиана).
По прогнозам сотового оператора "Веризон", в случае успешного подключения авиабаз к сетям пятого поколения ожидается подписание итогового контракта между оператором сотовой связи "Веризон" и министерством ВВС США по дальнейшему развитию и наращиванию данных сетей на оставшихся объектах, находящихся на континентальной части страны.

На завершающем этапе с учетом оптимизации достигнутых технических решений и последующих модернизаций телекоммуникационных сетей нового поколения, а также ускоренного финансирования Пентагона сотовый оператор "Веризон" рассчитывает внедрить свои телекоммуникационные сети пятого поколения на всех оставшихся военных базах ВС США, территориально разнесенных по всему миру.

Таким образом, американское военное руководство ведет активную работу по проектированию сетей связи пятого поколения за счет проведения НИОКР среди коммерческих компаний. Внедрение передовых технологий при разработке телекоммуникационного оборудования нового поколения приведет к следующим улучшениям:
- сокращению временной задержки в радиоинтерфейсе в ходе передачи разнородной информации, в том числе и видеоданных большого объема в высоком разрешении;
- увеличению скорости передачи данных по беспроводным каналам связи между большим количеством одновременно действующих абонентов в органах управления ВС, в различных видах вооружений, военной и специальной техники, полностью взаимодействующие с системами и средствами связи, в едином информационно-коммуникационном пространстве, в масштабе времени, близком к реальному.

В настоящее время американское военное ведомство активно принимает меры по переводу вооруженных сил на новый технологический уровень, позволяющий доминировать в воздушно-космическом пространстве, на суше, море и в киберпространстве, а внедрение сетей мобильной радиосвязи пятого поколения даст возможность значительно повысить ситуационную осведомленность как отдельного военнослужащего, так и всего подразделения в целом.
В результате внедрения мобильных сетей связи 5G существенно возрастет эффективность ведения боевых действий в будущих военных конфликтах.

Зарубежное военное обозрение. - 2021. - №1. - С. 36-41

Категория: Армия | Добавил: pentagonus (28.01.2021) | Автор: Майор Д. Пушков

Просмотров: 542 | Рейтинг: 0.0/0 |
Всего комментариев: 0

avatar


Copyright MyCorp © 2021

Рейтинг Военных Ресурсов