Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

Наиболее перспективно использование выделенных и технологических сетей МШБД, Private-сетей технологии LTE/5G на транспорте, в горнодобывающей промышленности (на шахтах, карьерах), а также в энергетике, в сфере общественной безопасности, в портах, в металлургии. Технология 4G/LTE обеспечивает широкий спектр сценариев использования в различных областях, таких как: мобильный доступ в Интернет; потоковое видео; VoLTE (передача голоса по сети LTE); мобильные игры; подключение к Интернету вещей (IoT); удаленная работа и совместная работа; общественная безопасность и аварийно-спасательные службы; управление автопарком и телематика транспортных средств; цифровое производство и цифровая индустриализация. В России, как и в других странах, вопрос выделения необходимого радиочастотного ресурса стоит остро [1].

Целью исследование является рассмотрение полосы радиочастот 350–400 МГц для выделенных (частных) и технологических сетей МШБД технологий TDD-LTE/LTE-Advanced/5G в России. Результаты исследований могут быть использованы для создания выделенных и технологических сетей государственных предприятий топливно-энергетического комплекса (ТЭК) России и в горнодобывающей промышленности.

Материалы и методы исследования

При проведении исследований применяются следующие методы: теоретические (анализ, синтез, формализация); методологические (методики и нормы); эмпирические (модели) и логические методы (факты и умозаключения).

Многие разработчики выбирают 4G/LTE в качестве идеального стандарта связи для своих устройств в силу следующих функций:

• максимальная скорость до 100 Мбит/с может быть достигнута с помощью 4G/LTE;

• задержка в сетях 4G/LTE составляет примерно 20 миллисекунд;

• 4G/LTE использует доступный спектр в диапазоне от 300 МГц до 2,5 ГГц;

• функции сети 4G/LTE широко распространены и доступны по всей стране.

Несмотря на то что покрытие сетей 4G в сельской местности может быть ограничено, оно по-прежнему более доступно по сравнению с сетями 5G.

Выделенные, частные и технологические сети LTE можно настроить в соответствии с конкретными потребностями, такими как зона покрытия, скорость передачи данных и безопасность. Они также могут быть интегрированы с другими технологиями, такими как Wi-Fi, Ethernet и Bluetooth. Внедрение ведомственных сетей LTE находится на подъеме. По данным компании Business Newswire, ожидается, что к 2028 году мировой рынок частных LTE сетей достигнет $10,3 млрд. Этот рост можно объяснить тем, что выделенные и технологические сети LTE идеально подходят для предприятий и организаций, которым требуются надежные высокоскоростные услуги беспроводной связи для критически важных приложений, таких как производство, логистика и общественная безопасность. Эти сети LTE также могут использоваться в отдаленных районах, где коммерческие сети LTE недоступны [2].

По прогнозу аналитических компаний России, в 2024–2028 г. подавляющее большинство ведомственных пользователей будут использовать 4G/LTE, эта технология не достигла своего предела и будет активно развиваться еще примерно 5 лет. Ведь в технологии LTE-Advanced Pro сегодня можно обеспечить скорость до 1 Гбит/с. Сети связи 5G/IMT-2020 обеспечивают «очаговое» покрытие при «ковровом» покрытии сети LTE/LTE-Advanced на переходном периоде сегодняшних дней.

Диапазон радиочастот 350–400 МГц интересен, прежде всего, по распространению радиоволн. В данном диапазоне возможно создание больших зон радиопокрытия, достигающих 20–25 км. Эти зоны сопоставимы только с аналогичными в 800 МГц и 900 МГц [3, с. 124]. Радиослужба ПОДВИЖНАЯ в диапазоне 344–399,9 МГц присутствует.

Проведем краткий анализ рекомендаций использования полос радиочастот 350–400 МГц международного и особенностей национального распределения полосы радиочастот с целью их использования для технологий LTE/LTE-Advanced/ LTE-Advanced Pro.

Согласно Европейской таблице частот, полоса радиочастот 335,4–399,9 МГц, как правило, распределена для военного применения в Европе в рамках ПОДВИЖНОЙ, ФИКСИРОВАННОЙ и подвижной спутниковой (космос – Земля) служб.

Полоса частот 380–395 МГц является согласованной «узкополосной» полосой общественной безопасности PPDR (Public Protection and Disaster Relief) на постоянной основе в некоторых странах Района 1 (Европа и страны СНГ) для стандарта ТЕТРА, но в Российской Федерации не использовалась.

Согласно действующей таблице распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации (далее – ТРПЧ РФ), распределение полос радиочастот 350–400 МГц по радиослужбам представлено [4, с. 32–34] в таблице 1. Согласно примечаниям к ТРПЧ РФ: полосы радиочастот 344,4–390 МГц преимущественно используются воздушной подвижной службой (OR). Отдельные радиочастоты в этих полосах могут использоваться воздушной радионавигационной службой; полосы радиочастот 312–315 МГц (Земля – космос) и 387–390 МГц (космос – Земля) в подвижной спутниковой службе могут использоваться негеостационарными спутниковыми системами при условии выполнения требований Регламента радиосвязи; радиочастота 350 МГц с полосой излучения +/– 1,5 МГц используется для радиолинии «воздушное судно – Земля» в фазовой радиодальномерной системе определения координат самолета при аэрогеодезических и аэрофотографических работах; полоса радиочастот 394–410 МГц может использоваться для малоканальных радиорелейных станций гражданского применения с соблюдением установленных территориальных ограничений; полоса радиочастот 399,7–401,2 МГц (космос – Земля) может использоваться радионавигационной спутниковой службой, метеорологической спутниковой службой и службой космических исследований [4].

Таблица 1

Фрагмент распределение полос радиочастот 344–399,9 МГц между радиослужбами РФ

Таблица 2

Распределение диапазона частот 300 МГц решениями ГКРЧ России

Распределение диапазона радиочастот 300–400 МГц в России

Отечественное распределение диапазона частот 300–400 МГц решениями ГКРЧ России представлено в таблице 2.

В 2018 г. решениями ГКРЧ полоса радиочастот 360–380 МГц выделена РЭС МШБД для организации ведомственной поездной радиосвязи в тоннелях и на открытых перегонах метрополитенов в городах Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск, Нижний Новгород, Екатеринбург, Казань и Самара. При этом полоса частот 370–380 МГц используется для построения сети связи метрополитена только в подземной части – тоннелях метрополитена, а полоса радиочастот 360–370 МГц может применяться как на открытых участках, находящихся на поверхности, так и в подземной части [5, с. 6].

Сеть МШБД метрополитена предназначена для передачи голоса, обмена короткими и мультимедийными сообщениями, а также передачи данных, решения задач оповещения пассажиров и обеспечения безопасности. Также технологическая сеть МШБД предназначена для организации высокоскоростных каналов передачи данных для систем видеонаблюдения, систем оповещения пассажиров, телеуправления и телеконтроля, в том числе с мобильными объектами метрополитена.

В 2020 г. решением ГКРЧ России полоса радиочастот 350–370 МГц предназначена для использования РЭС МШБД подвижной службы, предназначенных для построения технологической сети связи федеральной системы транспортной телематики (ФСТТ) Минтранс на территории Российской Федерации.

Архитектура ведомственной сети LTE/5G (первый шаг миграции)

Таблица 3

Основные характеристики (параметры) оборудования LTE/5G

Результаты исследования и их обсуждение

Фактически полоса радиочастот 350–370 МГц может использоваться для всех видов транспорта РФ, включая беспилотные транспортные средства (БТС) и беспилотные авиационные средства (БАС), при условии, что применяемые РЭС должны иметь российское происхождение при их наличии в Едином реестре российской радиоэлектронной продукции. Также условия совместного использования РЭС ФСТТ в этой полосе радиочастот должны быть согласованы с Минобороны России, в частности с РЭС военной авиационной радиосвязи (включая согласование рабочих частот и мест размещения базовых станций ФСТТ). Для ведомственных технологических LTE-сетей в интересах крупных государственных предприятий (ПАО «Газпром», ПАО Росатом», ПАО «Россети») предлагается использовать полосы радиочастот 380–400 МГц, оформив их установленным порядком в ГКРЧ России. Ширина радиоканала для ведомственной сети TDD-LTE достаточна 10 МГц. Для компаний ТЭК возможно выделение полосы частот 380–390 МГц. Полоса радиочастот 390–400 МГц может использоваться для управления, контроля и информации БАС гражданского применения.

Система мобильного широкополосного беспроводного доступа для работы в диапазоне частот 350–400 МГц (МШБД-350-Rus), разработанная ООО «Лаборатория инфокоммуникационных сетей» (ООО «ЛИС») г. Санкт-Петербург, является системой радиосвязи, основанной на технологиях 3GPP LTE 4G. Оборудование категории ТОРП, утвержденного приказом Минпромторга РФ № 52 от 14.01.2022 г. Сеть радиодоступа образуют базовые станции ЛАД-БС-350, реализованные по комбинированной и/или распределенной архитектуре. В качестве транспортной сети используется опорная сеть передачи данных на базе протоколов IP/MPLS. Ядро сети формируется на основе оборудования, реализующего системы EPC и IMS. В качестве ядра сети используются АПК PROTEI EPC производства компании ООО «ПРОТЕЙ», мини-ядро собственной разработки. Абонентское оборудование разработано совместными усилиями:

– возимые (автомобильные и локомотивные) и стационарные станции разработки и производства ООО «ЛИС»;

– носимые станции (смартфон MIG S6, планшеты MIG T8, MIG T8X, MIG T10) совместно с ООО «Mobile Inform Group» (ООО «MIG») г. Санкт-Петербург. Продукты MIG входят в Единый реестр российской радиоэлектронной продукции Минпромторга РФ и обеспечивают работу с российскими операционными системами Astra Linux Special Edition релиз «Орёл»/«Смоленск»; «Аврора» и РЕД ОС.

Система МШБД-350 имеет архитектуру, позволяющую создавать сети радиосвязи самого разного назначения: технологические, выделенные, общего пользования, в составе интеллектуальных транспортных систем (ИТС), сервисов технологии IoT (Internet of Things – Интернет вещей) и др. [6].

Архитектура ведомственной сети LTE/5G (первый шаг миграции) представлена на рисунке. Показан переход NSA от сети LTE-350 к радиосети 5G-NR путем присоединения базовой станции переходного этапа en-gNB технологии 5G диапазона 2300–2400 МГц (n40) на ядро EPC LTE путем реализации режима EN-DC, позволяющей внедрять локальные 5G сервисы в глобальные 4G-LTE сети. Полоса частот 2300–2400 МГц сегодня используется для социально значимых объектов (СЗО) и решения второго этапа программы цифрового неравенства (2 ЦН). Полосы радиочастот 4800–4990 МГц и 6425–7125 МГц будут использованы для развертывания сетей 5G/IMT-2020 коммерческого и промышленного применения. Сегодня в полосе частот 4800–4990 МГц работают пилотные зоны 5G.

В таблице 3 представлены характеристики (параметры) оборудования LTE/5G на предлагаемых для использования полосах радиочастот для выделенных и технологических сетей РФ.

Заключение

Авторы видят массовое появление выделенных и технологических сетей Private LTE/5G совместно с реализацией программ цифровой трансформации предприятий, прежде всего ТЭК, транспорта и горнодобывающей промышленности. В условиях санкций, создания технологических мобильных сетей на объектах критической информационной инфраструктуры остро стоит вопрос использования только отечественного оборудования и отечественного программного обеспечения. С учетом разработки ООО «Лаборатория инфокоммуникационных сетей» (г. Санкт-Петербург) системы МШБД-350-Rus предлагается для предприятий ТЭК (ПАО «Росатом», ПАО «Газпром» и ПАО «Россети») рассмотреть выделение установленным порядком ГКРЧ полос радиочастот 380–390 МГц и/или 390–400 МГц.