«Спектр» – это возможность создать собственное оборудование на собственных принципах

источник: rostec.ru

В августе 2021 года Госкорпорация Ростех приступила к формированию национального вендора телекоммуникационных решений для 4G, 5G и следующих поколений связи. Специально созданная компания получила название «Спектр». Перед ней поставлена задача обеспечения реализации «дорожной карты» развития высокотехнологичной области «Мобильные сети связи пятого поколения». Вскоре в состав новой компании вошла группа разработчиков, имеющих успешный опыт создания отечественной базовой станции стандарта LTE-Advanced, во главе с Вадимом Белявским, который стал директором департамента исследований и разработки решений радиоподсистемы «Спектра». «Первая миля» попросила В.А. Белявского рассказать о работе над созданием российских систем мобильной связи новых поколений.

– Вадим Александрович, как вы пришли в сферу подвижной радиосвязи?

– После окончания МТУСИ я остался в институте и работал на кафедре радиовещания и электроакустики. Это открыло мне дорогу в Bailbrook College в английском городе Бат. Вернувшись в Москву, я принял участие в создании учебного центра бизнеса и телекоммуникаций при поддержке ЕС на базе МТУСИ. В этом центре я оказался в обществе интересных людей из компании «Московская сотовая связь», первого столичного оператора связи. В итоге я пришел туда работать и проработал 17 лет. Там я занимался планированием и построением сети NMT-450 в Московском регионе, а затем цифровизацией диапазона 450 МГц в России и в мире. Затем я участвовал в развертывании сетей.

При этом меня всегда тянуло в сторону разработки, однако в 1994 году в нашей стране не было центров НИОКР в сфере беспроводной связи, практически не было отечественных вендоров.

– Какие трудности встречались во внедрении сотовой связи в столичном регионе в первые годы? Почему «не пошла» технология GSM-400?

– Главной трудностью было не развертывание сетей связи, не налаживание транспортной сети, не создание собственного биллинга, а обслуживание абонентов. Стоимость одного телефона составляла несколько тысяч долларов, ежемесячная подписка − примерно столько же. Счета выставлялись по почте, оплачивались через окошко в кассе: никаких онлайн-приложений не было, как, собственно, и проникновения интернета.

И поскольку публика, использовавшая тогда сотовую связь, часто была достаточно специфической и вела себя не всегда спокойно, сложности с клиентами в абонентских залах возникали практически ежедневно. Во многом на первом этапе развития сети сложности были связаны с «двойниками», то есть несанкционированными копиями абонентских терминалов. С внедрением версии стандарта NMT-450i, где применялась надежная система аутентификации оборудования, эта проблема ушла, и напряженность на абонентском фронте спала.

В 1998 году мы начали процесс поиска цифровой технологии на замену аналоговой NMT-450i, которая не выдерживала конкуренции с GSM-900/1800. Кандидатами стали GSM-400, CDMA-450 (IMT-MC-450) и DNMT-450. Были созданы прототипы сетевого и абонентского оборудования, проведены испытания в опытных зонах, выполнены экономические и технические расчеты, в том числе расчет электромагнитной совместимости средств потенциальных стандартов и существующих радиоэлектронных средств (РЭС) гражданского и военного применения.

В результате этих работ был выбран наиболее перспективный стандарт IMT-MC-450, который фактически являлся стандартом третьего поколения сотовой связи, в то время как GSM-400 был стандартом второго поколения. Огромным преимуществом IMT-MC-450 было высокое качество передачи голоса и возможность высокоскоростной передачи пакетных данных. Уже в 2003 году мы запустили сеть IMT-MC-450, а в 2004 году мы сделали апгрейд до уровня EV-DO, что стало уникальным предложением на российском рынке. Это позволило обеспечить абонентам возможность скорости передачи до 1 Мбит/с, в то время как в сетях GSM/GPRS скорость в среднем была не более 20 кбит/с.

– Вы много лет возглавляли Ассоциацию IA 450. Каковы были задачи этой организации, чего удалось добиться объединенными усилиями операторов из разных стран?

– Задачей международной организации была координация усилий по внедрению нового цифрового стандарта в диапазоне 450 МГц в разных странах, а также обмен техническим опытом при развертывании операторских сетей и унификация абонентских терминалов. В то время операторы могли заказывать у вендоров сотовое абонентское оборудование в объеме до 10 тыс. штук, что, разумеется, негативно сказывалось на цене одного терминала.

В 2007 году на Всемирной конференции радиосвязи в Женеве нам удалось добиться идентификации полосы частот 450 МГц на глобальной основе для систем IMT2000 (3G). Этому предшествовала большая работа в рабочих группах стандартизации МСЭ-Р (ITU-R).

– Какими вам видятся перспективы сотовой связи в диапазоне 450 МГц в нашей стране?

– 450 МГц был первым диапазоном для сетей мобильной связи в России, ему присущи свои особенности, которые определяют перспективы его дальнейшего использования. С одной стороны, свойства распространения радиосигнала в диапазоне 450 МГц обеспечивают значительную дальность связи в сравнении с другими полосами, выделенными сотовым операторам в РФ. С другой — емкость диапазона невелика (4,4 МГц в дуплексном режиме), равно как и выбор абонентского оборудования. Таким образом, данный диапазон хорошо подходит для обеспечения сотовой связью сельских и удаленных территорий, а также использования в частных (private) сетях сотовой связи, где не требуется высокая пропускная способность.

Диапазон 450 МГц включен в стандартные диапазоны сетей связи четвертого поколения (4G), это Band 31. Он идентифицирован Международным союзом электросвязи для использования в сетях мобильной связи на всемирной основе, что делает его достаточно привлекательным для производителей сетевого и абонентского оборудования.

Сетевое оборудование для этого диапазона разработано и поставляется несколькими вендорами, в том числе нашей компанией. Первая российская базовая станция LTE-Advanced (R45F) была создана нами именно для работы в диапазоне 450 МГц.

В то же время, в силу ограниченности полосы частот, этот диапазон в неизменном виде вряд ли применим для сетей 5G, поскольку системы этого поколения должны обеспечивать значительно более высокую пропускную способность.

– Какие задачи вы решали в компании «Интеллект Телеком»?

– В этой компании на первом этапе я занимался развитием проекта создания сотового оператора в Индии. Приходилось много бывать в этой яркой и необычной стране. Был разработан системный проект и создана инфраструктура пан-Индийского сотового оператора в стандарте CDMA-800.

Затем я возглавил проект разработки оборудования так называемых Small Cell (малых базовых станций) LTE. В рамках реализации данного проекта была сформирована группа разработчиков, многие из которых работают со мной до сих пор.

– Вы принимали участие в создании первой российской базовой станции LTE-A. Расскажите об этой работе.

– Базовая станция (БС) R45F была разработана в 2019-2020 годах командой инженеров «Глобалинформсервис» (ГИС, входит в Госкорпорацию Ростех – прим. редакции). В начале 2021 года БС вошла в реестр телекоммуникационного оборудования российского происхождения (ТОРП) Минпромторга России, она имеет сертификат соответствия системы связи Минцифры России.

БС поддерживает стандарты LTE и LTE-A, 3GPP Release 14, относится к классу базовых станций большого радиуса действия (выходная мощность 2х20 Вт). Как я уже говорил, БС работает в диапазоне 450 МГц и поддерживает работу таких современных сервисов и протоколов, как VoLTE, NB-IoT (Интернет вещей) и Mission Critical Push-To-Talk (MC PTT).

Базовая станция представляет собой моноблочное решение для размещения вне помещений и разработана с учетом климатических особенностей России, предусмотрено пассивное охлаждение. Устройство может работать в диапазоне температур от -40 до +55 °C.

В нашей БС применены оригинальные схемотехнические и конструкторские решения, большая часть аппаратной платформы собственной разработки. При создании БС мы частично использовали лицензированное ПО в исходных кодах, что позволило в кратчайшие сроки сделать работоспособный продукт. В ходе работ создано программное обеспечение цифровой обработки сигнала мирового уровня.

Мы спроектировали устройство на принципах программно-определяемого радио (SDR), что позволило значительно ускорить процесс разработки изделия, а также обеспечить возможность глубокой модернизации устройства апгрейдом встроенного ПО. Это дает возможность развития продукта до 5G на той же аппаратной платформе.

При разработке БС была создана лаборатория с измерительным и испытательным оборудованием высочайшего класса. В ней в ходе разработки был выполнен значительный объем испытаний в соответствии с требованиями 3GPP, НПА и ГОСТ, а также функциональные и нагрузочные испытания.

– С чем был связан переход команды разработчиков LTE-A в компанию «Спектр»?

– Для консолидации компетенций в области создания телекоммуникационных решений для 4G, 5G и следующих поколений связи в 2021 году Госкорпорация Ростех сформировала национального телекоммуникационного вендора – «Спектр». Под эгидой «Спектра» собраны наработки Ростеха в области мобильной связи.

Для работы над созданием оборудования 4G и 5G в «Спектр» перешла команда разработчиков из ГИС. ГИС также передал компании научно-технический задел по разработке базовых станций. Также в «Спектр» была перенесена лаборатория, которую мы создали при разработке базовой станции LTE.

Для нас «Спектр» – это не просто место работы, это возможность создать собственное оборудование на собственных принципах: мы имеем полную свободу творчества и реализации. Ключевым отличием «Спектра» от иностранных вендоров является то, что здесь разработчик видит конечный результат своей работы.

– Какие услуги 5G вы считаете наиболее перспективными для нашей страны на первом этапе внедрения сетей связи этого поколения?

– На первом этапе внедрения 5G для нашей страны наиболее перспективными являются промышленные сервисы. Их развитие связано, в первую очередь, с применением технологий искусственного интеллекта, производящим аналитику больших объемов данных в режиме реального времени. Это может быть как контроль технологических процессов на металлургических или машиностроительных предприятиях, так и реализация «умного города».

Рядовые потребители услуг связи (то есть граждане) благодаря внедрению 5G не заметят особой разницы с LTE при пользовании традиционными сервисами: для телефонных звонков, видеоконференций, онлайн-видеоигр и просмотра кино в высоком разрешении полностью хватает возможностей 4G.

Однако для операторов 5G привлекателен возможностью получения нового спектра частот, что, безусловно, положительно скажется на качестве связи в крупных городах. 5G станет пропуском в мир M2M-взаимодействия. В потребительском сегменте также будут появляться новые решения. Наиболее привлекательно на данный момент выглядят возможности VR и так называемый тактильный интернет. В первую очередь, они получат распространение в компьютерных играх и новых видах кинематографа.

– Что вашей команде уже удалось сделать в области создания решения 5G?

– При создании оборудования 5G нами используются наработки в области четвертого поколения. Архитектура базовой станции 5G в целом сходна с БС 4G, но требует большей производительности вычислительных ресурсов и более сложных решений при реализации аналогового и цифрового трактов БС, так как применяются MIMO более высоких порядков и используются значительно более широкие полосы частот.

Согласно дорожной карте развития 5G в России к концу 2022 года мы должны разработать первые БС пятого поколения. Разработанные под согласованные спецификации экземпляры оборудования будут направлены для испытания в опытных зонах. В первую очередь, операторам связи и заказчикам, развертывающим private-сети связи.

– На каких диапазонах частот сконцентрированы сегодня ваши разработки в первую очередь?

– В соответствии с решениями Совета Безопасности РФ принято принципиальное решение сделать приоритетным при строительстве сетей 5G диапазон 4,4-4,99 ГГц (n79). Соответственно, решения в области оборудования связи делаются в первую очередь для данного диапазона. Операторы связи считают оптимальным диапазон 3,4-3,8 ГГц (n78), использование которого пока невозможно. Мы готовы разработать оборудование и под этот диапазон. Модернизация наших решений для работы в нем займет несколько месяцев.

– Нынешней весной компания «Спектр» заключила соглашения о сотрудничестве сразу с целым рядом российских вузов. Чего вы ожидаете от этого сотрудничества?

– В России в силу ряда причин сложился дефицит высококвалифицированных кадров в области разработки телекоммуникационных решений, особенно в области сотовой связи. Единственный на сегодня путь преодоления данного барьера − создание собственной школы кадров в сотрудничестве с ведущими профильными вузами.

Кооперация с вузами, в первую очередь, касается разработки профильных магистерских программ, создания базовых кафедр и привлечения студентов на практику в «Спектр» с возможностью последующего трудоустройства. Это позволит частично покрыть свою потребность в высококвалифицированных кадрах для разработки 5G-решений на горизонте ближайших пяти лет. В настоящий момент у нас заключены соглашения с МТУСИ, СПбГУТ им. М.А. Бонч-Бруевича, ЛЭТИ, СПбГУ, МИРЭА, СевГУ, ТГУ и ЮФУ. «Спектр» также планирует привлечь к сотрудничеству ряд других ведущих вузов России.