Главными спорными темами Всемирной конференции радиосвязи станут 5G и спутники

Валерий Бутенко (ФГУП НИИР): «Для защиты спутниковых систем от возможных помех необходимо согласовать единые условия использования спектра сетями пятого поколения связи. Но именно в этом вопросе между странами отмечаются наибольшие разногласия»

В этом году состоится очередная Всемирная конференция радиосвязи (ВКР-19)*. Ее решения серьезно влияют на развитие и внедрение радиотехнологий во всем мире. Генеральный директор ФГУП НИИР Валерий Бутенко рассказал RSpectr, что на конференции много внимания привлечет тема взаимодействия спутниковых систем с 5G, так как между странами существуют серьезные разногласия по этому вопросу. Эксперт также объяснил позицию России по определению диапазона для пятого поколения связи и указал на проблемы, которые испытывают многоспутниковые системы на негеостационарной орбите.

RSpectr: Валерий Владимирович, пять лет назад мы говорили с Вами о подготовке к Всемирной конференции радиосвязи (ВКР-15). В этом году состоится ВКР-19. В обсуждении каких вопросов участвуют специалисты НИИР?

Валерий Бутенко (В. Б.): В повестку дня ВКР-19 вошли 30 пунктов, перекрывающих обширный круг вопросов: от идентификации новых полос для широкополосных применений в наземной и спутниковой связи до определения условий использования устройств малого радиуса действия для обеспечения безопасности на море. Более того, в рамках одного пункта повестки дня, как правило, требуется рассмотреть несколько аспектов.

Охватить все темы сотрудниками одной организации довольно сложно, тем не менее специалисты ФГУП НИИР привлечены к рассмотрению широкого круга вопросов конференции, и в первую очередь тех, что решением ГКРЧ были закреплены за отраслевым министерством. Их можно разделить на три блока:

1. Использование полос радиочастот спутниковыми системами.
2. Использование полос радиочастот наземными системами.
3. Международное регулирование радиотехнологий.

Специалисты НИИР традиционно участвуют в обсуждении вопросов, связанных с пересмотром резолюций и рекомендаций предыдущих конференций, а также рекомендаций МСЭ-Р (Сектор радиосвязи Международного союза электросвязи. – Прим. ред.), включенных в Регламент радиосвязи (РР).

СПРАВКА

Валерий Владимирович Бутенко

• Окончил Ростовское высшее военное командное училище им. Главного Маршала артиллерии Неделина М.И.
• С 1982 по 1997 год проходил службу в Вооруженных Силах, полковник запаса.
• С 1997 по 2003 год – исполнительный директор, генеральный директор НПФ «Гейзер».
• С 2003 года по настоящее время занимает должность генерального директора ФГУП НИИР.
• Президент Национальной радиоассоциации.
• Автор более 200 научных публикаций, в том числе 3 монографий.
• Принимает активное участие в работе национальной администрации связи, представляя Россию на конференциях МСЭ, Европейской конференции администраций почтовых служб и служб связи (СЕПТ) и в комиссиях РСС.

RSpectr: Что, на Ваш взгляд, станет предметом самых оживленных дискуссий на конференции?

В. Б.: Мы ожидаем, что вопрос выделения новых полос радиочастот для систем IMT и ЕSIM (Earth Station In Motion – наземные станции, работающие в движении. – Прим. ред.) вызовет наибольший интерес. Эти темы привлекали повышенное внимание и на прошлых конференциях.

Конференции предстоит определить полосы частот для систем пятого поколения (IMT-2020 в терминологии МСЭ-Р) в диапазоне выше 24 гигагерц

Это неразрывно связано с планами по цифровой трансформации и построению цифровой экономики. При этом ВКР-19 будет впервые определять условия использования IMT в полосах частот, в которых работают спутниковые системы с расположенными в космосе приемниками. Для их защиты от возможных помех необходимо будет согласовать единые условия использования спектра сетями 5G. Но именно в этом вопросе между странами отмечаются наибольшие разногласия.

Конференция определит условия использования Ka-диапазона земными станциями, находящимися в движении. Применение ESIM – это важнейшее направление развития спутниковой отрасли. Интерес к использованию Ka-диапазона частот выказывают как спутниковое, так и IMT-сообщество, несмотря на то что одновременное использование обеих технологий на одной территории – практически неразрешимая задача. Единственная возможность их совместного применения – это сегментация полосы частот.

RSpectr: Как вы оцениваете в целом статус России в МСЭ?

В. Б.: Российская Федерация остается чрезвычайно важным игроком на этой международной площадке. Эта позиция была завоевана трудом выдающихся ученых, таких как Марк Кривошеев, Валерий Тимофеев, Лев Кантор, Владимир Минкин. Вклад нашей страны в работу МСЭ не только интеллектуальный, но и финансовый. Россия входит в десятку стран с наибольшим взносом в МСЭ-Р.

Мы делаем все, чтобы статус РФ оставался на высоком уровне. И это, на мой взгляд, нам удается. Сегодня представители России только в одном Секторе радиосвязи МСЭ выполняют функции вице-председателей во всех исследовательских комиссиях (ИК), одна из них работает под руководством сотрудника ФГУП НИИР Сергея Пастуха. В прошлом году на Полномочной конференции МСЭ наша страна была переизбрана в Совет МСЭ, а представитель НИИР Николай Варламов избран в Радиорегламентный комитет.

RSpectr: Вы возглавляете Комиссию РСС** по регулированию использования радиочастотного спектра и спутниковых орбит. Какие вопросы в части перераспределения частот будет лоббировать Россия на предстоящей Ассамблее радиосвязи и ВКР-2019?

В. Б.: В начале текущего года администрация связи России на собрании в Ереване представила около 30 предложений практически по каждому пункту повестки дня ВКР-19. Их обсудили при участии всех стран РСС и в согласованном виде представили на Подготовительном собрании к конференции (ПСК-19).
Рассказать обо всем, что предлагает Россия, довольно сложно в рамках одного интервью, поэтому я остановлюсь только на одном вопросе – использовании диапазона частот 4800–4990 МГц для систем IMT.

Во многих странах мира для начального развертывания систем 5G предполагается применять полосу частот 3400–3600 мегагерц. Однако в нашей стране это затруднено из-за активного использования данного диапазона спутниковыми системами

Альтернативу может составить диапазон 4800–4990 мегагерц. Для него разработаны спецификации 3GPP, и использовать его для систем 5G планируется в таких странах, как Китай и Япония. В конце прошлого года ГКРЧ приняла решение о создании пилотных зон 5G в этой полосе частот и в нашей стране.

RSpectr: Как потребности цифровой экономики влияют на использование радиочастотного спектра в мире? Интересы каких индустрий первостепенны?

В. Б.: Сама постановка вопроса об использовании радиочастотного спектра нас ориентирует на вполне конкретные направления и технологические решения, которые приобретают все большую значимость в рамках цифровизации общества и услуг.

Потребность в высокой пропускной способности беспроводных и подвижных сетей уже не ограничивается магистральной инфраструктурой. Создание многочисленных онлайн-сервисов, внедрение систем удаленного видеоприсутствия (например, для нужд телемедицины), передача больших объемов информации или же передача данных, критичных к временным задержкам, – все это также требует высокой пропускной способности на стороне потребителя. А способов ее увеличить не так уж и много.

Теорема Шенона-Хартли определяет, что пропускная способность прямо пропорциональна ширине канала и логарифму мощности сигнала. Однако если увеличить мощность в пятнадцать раз, то пропускная способность повысится только в четыре раза. Более того, повышать мощность можно только до такого уровня, который не приводит к негативному воздействию на человека. Другое дело ширина канала: если увеличить ее в десять раз, то и пропускная способность возрастет на порядок.

Из этой известной теоремы следует, что радиочастотный спектр – ключевой ресурс для создания услуг, требующих высокой пропускной способности.
Разработчики беспроводных стандартов нового поколения 5G/IMT-2020 именно этим путем и идут, осваивая каналы шириной в несколько сотен мегагерц в сантиметровом и миллиметровом диапазонах радиоволн.

Целесообразно развернуть пилотные зоны сетей связи пятого поколения в тех ключевых отраслях экономики, в которых уже имеется потенциальный спрос на услуги 5G

К ним можно отнести:

• Автомобильный транспорт.
• Управление городским хозяйством.
• Высокотехнологичное промышленное производство.
• Сельское хозяйство, экология, охрана природы.
• Логистика.
• Музейно-экскурсионная сфера, в том числе с использованием элементов дополненной и виртуальной реальности.

На этих опытных зонах должны проводиться именно работы по изучению перспективных услуг 5G и их внедрению в реальную экономику в ближайшие годы.

RSpectr: В 2018 году Вы заявили о грядущем обострении борьбы за орбитально-частотный ресурс из-за бурного развития низкоорбитальных группировок. Что происходит в этом сегменте?

В. Б.: Проблема развертывания многоспутниковых НГСО-систем состоит в том, что сегодня нет единой методологии обеспечения совместимости между такими системами, которые имеют сотни или тысячи спутников в своей орбитальной группировке и, как правило, глобальную зону обслуживания. В РР не во всех полосах радиочастот, планируемых для использования многоспутниковыми системами НГСО, предполагается проведение координации между ними. А в тех полосах, где это все же предусмотрено, Бюро радиосвязи МСЭ не располагает необходимым ПО для расчета взаимных помех. Таким образом, решение вопроса электромагнитной совместимости НГСО-систем, с учетом наличия переменных во времени взаимных помех, возложено на заявляющие администрации.

Для исключения взаимных помех многоспутниковые глобальные НГСО-системы будут вынуждены использовать сегментацию полос частот или диапазонов

Преимущества доступа к спектру в приоритетных диапазонах частот Ku, Ka, Q и V получат те системы, которые первыми заявлены в МСЭ и реализованы. Опоздавших ожидает длительная и сложная процедура координации с глобальными многоспутниковыми НГСО-системами, имеющими временной приоритет по дате поступления заявок в МСЭ, и туманная перспектива достижения международной защиты частотного ресурса.

Должен отметить, что утверждение о бурном развитии низкоорбитальных группировок не соответствует действительности. Активно развиваются пока только проекты таких систем.

Действующие системы подвижной спутниковой службы (ПСС) с низколетящими спутниками «Иридиум» и «Глобалстар» работают в отдельной, сравнительно узкой полосе частот, не совмещенной с геостационарными сетями, и уже прошли через банкротство. Совмещение низкоорбитальной системы (с неизбежно большим числом быстро движущихся спутников) с геостационарными в общей полосе частот является непростой задачей и, по-видимому, не может быть достигнуто без дополнительных ограничений на низкоорбитальную систему.

Разработка оптимальных условий совмещения с учетом их реализуемости и влияния на экономическую эффективность системы есть серьезная научная задача. Совмещение двух и более систем спутниковой связи (ССС) с низколетящими спутниками в общей полосе частот вообще представляется вряд ли возможным практически.

RSpectr: В свое время дефицит спутникового ресурса на геостационарной орбите удалось ликвидировать благодаря развитию аппаратов с высокой пропускной способностью (HTS), которые могут повторно использовать частоты.

В. Б.: Технология HTS уже реализована в современных негеостационарных (НГСО) спутниковых системах. Она позволяет резко увеличить емкость каждого НГСО спутника и всей системы в целом, снизить удельную себестоимость их ресурса и сделать качество и стоимость услуг конкурентоспособными по отношению к наземным широкополосным сетям связи.

Однако дефицит спутникового ресурса на геостационарной орбите вовсе не ликвидирован. Регистрация защищенной новой системы спутниковой связи с новым космическим аппаратом (КА) на ГСО легче не стала.

Спутники с повторным использованием полос частот, действительно, имеют большую пропускную способность и дополнительные преимущества при координации с другими сетями такой же структуры, но не влияют существенно на возможность совмещения с обычными сетями с глобальным или региональным покрытием в наиболее загруженных и наиболее удобных диапазонах С и Кu.

RSpectr: Ряд западных операторов и вендоров говорит о целесообразности внедрения концепции Open RAN. Как она повлияет на телеком-отрасль? Может ли она ускорить внедрение 5G?

В. Б.: Альянс Open RAN (O-RAN Alliance) основан крупнейшими мировыми операторами Vodafone, AT&T, China Mobile, NTT DOCOMO, Deutsche Telekom, Orange и рядом других. Концепция альянса подразумевает использование открытых стандартов на инфраструктурном уровне базовых станций.

Сейчас сети мобильной связи, как правило, строятся по принципу «один регион – один вендор». Однажды сделав выбор производителя, оператор вынужден развивать сети в регионе на его оборудовании, по его проектам и зачастую в условиях ценового диктата.

Наиболее остро проблема олигополии, то есть несовершенной конкуренции, наблюдается в области подсистем радиодоступа (RAN), где доминируют глобальные производители (Huawei, Nokia, Ericsson)

Они практикуют использование закрытых ключевых интерфейсов и протоколов между узлами радиодоступа, что не допускает даже локального использования продукции другого вендора. В этих условиях внедрение оборудования нового производителя потребует замены всей инфраструктуры радиодоступа в регионе, что создает высокие финансовые барьеры. Open RAN позволяет этого избежать.

Для Российской Федерации эта концепция может дать техническую возможность постепенного внедрения отечественного радиооборудования в существующую инфраструктуру операторов связи, а также может стимулировать дальнейшее развитие инфраструктурных компаний, таких как АО «Первая Башенная Компания», ГК «Русские Башни».

RSpectr: В обществе много говорят о цифровом ТВ, тогда как вопросы цифровизации радио не на слуху. Что происходит в этой сфере?

В. Б.: На протяжении последних двадцати лет в радиовещательной службе осуществляется перевод телевизионного и звукового вещания с аналоговых на цифровые технологии формирования и распространения сигналов. В регионах мира в разных полосах частот внедряются новые стандарты.

В Европе для цифрового звукового вещания используется диапазон III (174–230 МГц), в котором работают системы семейства DAB (T-DAB/DAB+). Некоторые страны уже отключили (Норвегия) или планируют отключить (Швейцария) аналоговое радиовещание.

В России приняты Решения ГКРЧ, открывающие возможности для использования систем DAB/DAB+ в полосе частот 174–230 МГц. Основной сложностью внедрения технологии является дальность приема, на практике уступающая размерам зон обслуживания аналоговых станций диапазона FM. Это может означать необходимость использования нескольких передатчиков DAB там, где для охвата FM-радиосигналом требовался только один. Кроме того, оглядываясь на опыт внедрения цифрового телевизионного вещания, радиовещатели совершенно не стремятся «упаковываться» в мультиплексы, то есть фактически терять доступ к имеющимся у них радиочастотам.

Также есть Решение ГКРЧ о внедрении системы DRM+ в диапазонах 65,9–74 и 87,5–108 МГц.

Пропускная способность канала в стандарте DRM+ меняется от 37 до 186 кбит/с и увеличивается с уменьшением помехоустойчивости и дальности приема при равной мощности передатчика. Таким образом, как и в стандарте DAB+, в DRM можно передавать только цифровой звук с высокой степенью сжатия и соответствующими искажениями в звуковом канале. При этом режимы модуляции с большим размером зоны охвата обеспечивают скорости цифрового потока не более 59 кбит/с, что исключает возможность передачи музыкальных программ звукового радиовещания.

В полосах радиочастот от 30 до 230 МГц может также применяться разработанная в России система мультимедийного радиовещания стандарта РАВИС. Как и DRM+, система РАВИС подходит для применения принципа «один вещатель – одна частота» и вписывается в существующую сетку радиочастотных каналов УКВ/ЧМ- и ОВЧ/ЧМ-радиовещания. 

В настоящее время Россия стоит перед выбором стратегии развития радиовещания на ближайшие десятилетия. Нужно понимать, что 

никакие сети ШПД не могут соревноваться с цифровым радиовещанием по скорости развертывания, охвату территории и себестоимости доставки мультимедийного контента одновременно большому числу потребителей.

Правильный подход к внедрению технологий цифрового радио способен открыть принципиально новые возможности в рамках цифровой информационной среды для всего населения России при весьма скромных затратах на создание сети с огромным охватом. Важно учитывать, что могут быть эффективно использованы существующие антенно-мачтовые сооружения, антенные системы и даже передающее оборудование, которое имеется на объектах радиовещания и высвобождается с отключением аналоговых телевизионных программ в диапазонах метровых длин волн.

НИИР считает, что 

крайне важно консолидировать усилия промышленности в направлении разработки и массового выпуска универсального мультисистемного приемника цифровых систем радиовещания и связи

Он должен создаваться на открытой платформе и допускать программную модернизацию для внедрения новых улучшенных стандартов радиовещания, дополнительных услуг. Сложность состоит в том, что радиоэлектронная промышленность в настоящее время не готова финансировать подобные НИОКР, не имея более-менее гарантированного рынка сбыта.

RSpectr: Хотелось бы услышать Ваше мнение об использовании возможностей диапазона коротких волн. Каково значение и перспективы КВ-радиосвязи?

В. Б.: КВ обеспечивает уникальную возможность оперативно и с минимальными затратами организовать коммуникацию между пунктами, удаленными на тысячи километров. Имея сравнительно невысокую пропускную способность из-за воздействия помех, этот тип связи обладает наибольшей надежностью и живучестью инфраструктуры в условиях катастрофического характера. Эти факторы обеспечили повышенный интерес к КВ со стороны различных силовых структур, а также пользователей в удаленных, труднодоступных, малонаселенных районах. Огромное стратегическое значение имеет КВ для информационного обеспечения процессов освоения Арктики – важнейшего экономического региона.

Следует подчеркнуть, что основной характерной чертой современного этапа развития КВ-радиосвязи является именно инновационный его характер – полный отказ от экстенсивного пути развития и переход к интенсивному. Реализация такого подхода в конечном итоге приведет к значительному улучшению основных качественных показателей предоставляемых услуг связи при существенном сокращении издержек. В части качественных показателей в перспективе следует ожидать увеличение скоростей передачи от типичных сейчас единиц до десятков килобит в секунду. Сокращение издержек вполне осязаемо выразится в многократном сокращении земельных площадей под антенные поля, значительном снижении мощностей передатчиков, сокращении численности обслуживающего персонала, снижении эксплуатационных расходов и т. д.

Все вышесказанное применительно к КВ-радиосвязи в значительной мере относится и к КВ-радиовещанию.

ФГУП НИИР подготовило предложения о создании федеральной резервной сети коротковолновой радиосвязи. Сделаны оценка уязвимости и живучести, анализ угроз, влияющих на телекоммуникационную инфраструктуру РФ, определены степени выполнения требований «Доктрины информационной безопасности РФ».
Потенциальными пользователями федеральной резервной сети являются:

• органы государственной и муниципальной власти;
• ФГУП «Почта России»;
• Гидрометцентр России;
• организации МЧС;
• рыболовецкие, горнодобывающие, лесоводческие организации и т. п.;
• радиовещательные организации федерального уровня.

Планируемые затраты на создание резервной сети с шестилетним сроком реализации программы составляют порядка 4,5 млрд рублей.
ФГУП НИИР располагает необходимым научным, практическим, кадровым потенциалом для разработки проекта ЦП.

* Всемирная конференция радиосвязи 2019 года (ВКР-19) состоится Египте, в Шарм-эш-Шейхе, 28 октября – 22 ноября 2019 года.

**РСС – Региональное содружество в области связи.

Фото: ФГУП НИИР

ЕЩЕ ПО ТЕМЕ:

Найти место для пятого

В РФ определены первые полосы частот для 5G