Главная | Научная деятельность | Выступления | В.И.Борисов. Базовые принципы развития информационно-телекоммуникационных технологий в XXI веке

Научная деятельность

В.И.Борисов. Базовые принципы развития информационно-телекоммуникационных технологий в XXI веке

Выступление В.И.Борисова, первого заместителя
генерального директора по научной работе
ОАО «Концерн «Созвездие», члена-корреспондента РАН,
д.т.н., профессора, на X отраслевой научно-практической
конференции «Комплексная программа развития радиоэлектронной
промышленности»
(г.Великий Новгород, 20-21 сентября 2011г.)

Завершилось первое десятилетие ХХI века. По оценке отечественных и зарубежных аналитиков, начало ХХI века – не просто хронологическая, но и содержательная веха глобальных трансформаций, охватывающих все сферы жизни мирового сообщества, в результате которых должны быть найдены механизмы и способы удовлетворения разумных потребностей общества с минимальными затратами невосполнимых ресурсов.

Решая эту важную проблему, мировое сообщество вступило в эпоху глобализации. Уже реально существует мировая экономика, международное разделение труда, резко возрастают транспортные и информационные потоки между континентами и странами. Страны-лидеры мирового сообщества проблемы удовлетворения потребности каждого человека решают за счет перевода своих экономик в шестой технологический уклад, основу которого составляют: нанотехнологии, биотехнологии, информационно-коммуникационные технологии, технологии новых материалов и технологии, связанные с этими направлениями. Это, по сути, и есть инновационный путь развития.

Глобальная экономика порождает глобальное информационное общество, в котором производство и потребление информации являются важнейшими видами человеческой деятельности. Информация признается наиболее значимым ресурсом, а информационная среда наряду с социальной и экономической становится новой средой обитания человека.

При этом технической основой глобального информационного общества является так называемая глобальная информационная инфраструктура, в которую входят трансокеанские и трансконтинентальные волоконно-оптические линии связи, спутниковые и радиорелейные системы связи. Сам факт существования глобального информационного общества является следствием развития новых информационных технологий, в число которых входят: мобильная связь, компьютеры, Интернет. Это позволяет любому абоненту пользоваться различными услугами связи в любом месте земного шара и в любое время.

На рис. 1 нами сделана попытка изобразить глобальное информационное пространство. Весь мир покрыт волоконно-оптическими линиями. США, например, уже несколько лет подряд ежегодно прокладывают 15 млн. километров волоконно-оптических линий (всего проложено ~ 500 млн. километров), в России ежегодно прокладывают ~ 15 тысяч километров волоконно-оптических линий. Сегодня в мире эксплуатируется ~ 3 млрд. абонентских станций сотовых сетей, сотни миллионов абонентских станций профессиональной связи и порядка 10 млн. военных радиостанций. В России эксплуатируется ~220 млн. абонентских мобильных терминалов и порядка 160 тысяч мобильных военных радиостанций.

Глобальное информационное пространство

Рис. 1. Глобальное информационное пространство

Весь мир покрыт серверами Интернет. Наибольшее количество (около 104 млн.) серверов зарегистрировано в доменах административного типа, которые находятся в основном в США, на втором месте по количеству зарегистрированных серверов находится Япония (7,1 млн. серверов), Россия в этом списке занимает 24-е место (около 400 тысяч серверов).

Столь бурное развитие информационных сетей имеет свою фундаментальную закономерность: «полезность сети для общества пропорциональна квадрату числа пользователей» – закон Меткалфа (изобретателя сетевого стандарта «Ethernet»).

Сегодня в России около 15 % населения имеет доступ к Интернету, это в 2–3 раза ниже, чем в Восточной Европе и в 5–6 раз ниже, чем в США, Японии и Западной Европе.

На рис. 2 приведены данные по доступу в Интернет предприятий Концерна «Созвездие. Наибольший уровень доступа в Интернет обеспечен в ОАО «КБОР» и на Рязанском радиозаводе. Эти предприятия являются наиболее конкурентоспособными.

Уровень доступа к Интернету на предприятиях Концерна Созвездие

Рис. 2. Уровень доступа к Интернету на предприятиях Концерна «Созвездие»

Интернет, по существу, первое в истории человечества средство коммуникации, которое было создано как открытое информационное сообщество и имеет целый ряд стандартов, предусматривающих свободный доступ для каждого. Электронное пространство в Интернете не может быть приватизировано как единое целое или же полностью контролироваться какой-то одной компанией. В то же время сама техническая инфраструктура Интернета открывает широкое поле для конкуренции, что и обеспечивает его ошеломляюще быстрое развитие. Имеется в виду наличие многочисленных альтернативных провайдеров услуг в каждой точке сети и огромного числа различных путей в сети, соединяющих любые две точки. Это вызывает ожесточенную конкуренцию услуг, занятых в сфере передачи информации и предоставления услуг конечным пользователям.

Наряду с развитием мобильных средств связи и Интернета достаточно быстрыми темпами развиваются компьютерные технологии. Такому лавинообразному распространению способствует уникальное свойство вычислительной техники – ни с чем не сравнимая скорость удешевления единицы мощности. Феномен Гордона Мура, основателя компании «Интел», заключается в том, что плотность упаковки (количество элементов на кристалле) удваивается каждые 18 месяцев; также каждые 18 месяцев удваивается и мощность компьютера.

Через десять лет производители чипов планируют достигнуть уровня производства транзисторов 50 миллионов штук на человека в день.

В России на одну тысячу человек приходится 159 компьютеров, в США – 778 компьютеров; в восточно-европейских странах – 250–350 компьютеров. В среднем предприятия Концерна «Созвездие» по оснащенности компьютерной техникой несколько опережают Европу и в два раза отстают от США.

Данные для сравнения приведены на рис. 3 .

Уровень оснащенности вычислительной техникой предприятий Концерна Созвездие

Рис. 3. Уровень оснащенности вычислительной техникой предприятий Концерна «Созвездие»

Формирование глобального (единого) информационного пространства обуславливает реализацию ряда базовых принципов развития информационно-телекоммуникационных технологий. Данные принципы отражены на рис. 4. Во второй части рис. 4 приведены информационные ресурсы, необходимые человеку в ближайшем будущем. Предоставление подобных услуг возможно исключительно при построении сетей широкополосного беспроводного доступа.

Базовые принципы развития информационно-телекоммуникационных технологий и информационные ресурсы, необходимые человеку в ближайшем будущем

Рис. 4. Базовые принципы развития информационно-телекоммуникационных технологий и информационные
ресурсы, необходимые человеку в ближайшем будущем

На рис. 5 приведена классификация существующих сетей широкополосного беспроводного доступа:

  • Персональные сети стандарта IEEE 802.15 Bluetooth со скоростью передачи до 1 Мбит/сек; линии связи с использованием сверхширокополосных сигналов со скоростями передачи 480 Мбит/сек.
  • Локальные сети стандарта IEEE 802.11 Wi-Fi со скоростями передачи до 300 Мбит/сек (до 7 Гбит/сек в ближайшей перспективе).
Классификация сетей широкополосного беспроводного доступа

Рис. 5. Классификация сетей широкополосного беспроводного доступа

На основе протокола Wi-Fi нами разработан ряд изделий для Вооруженных Сил РФ со скоростями передачи 11 и 54 Мбит/сек. На их основе созданы самоорганизующиеся сети (MESH-сети) для организации сетецентрического управления разнородными соединениями. Реализованы дальности связи: 3–5 км – для антенн с круговой диаграммой направленности и до 26 км – в случае применения антенн с направленной диаграммой и соответствующей высотой подъема.

Большие дискуссии в последние годы вызывают проблемы внедрения стандартов WiMAХ и LTE. Дискуссии ведут не специалисты и ученые, а операторы и представители многочисленной прессы. По большому счету оба эти стандарта близки по реализуемым параметрам: работают практически в одинаковых диапазонах, близки по реализуемым скоростям передачи информации. На рис. 6 приведена спектральная эффективность сигнально-кодовых конструкций в сопоставлении с границей К. Шеннона для спектральной эффективности цифровой модуляции в канале с белым шумом.

Спектральная эффективность цифровой модуляции в канале с белым шумом

Рис. 6. Спектральная эффективность цифровой модуляции в канале с белым шумом

Следует отметить, что параметры спектральной эффективности определяются параметрами кодирования и модуляции и не зависят от протокола (стандарта) связи.

Для нашей промышленности складывались исключительно благоприятные условия по внедрению широкополосного доступа. Принята государственная программа РФ «Информационное общество (2011–2020 годы)». Контрольные значения показателей развития информационного общества в РФ на период до 2015 года приведены на рис. 7. При этом доля отечественных товаров и услуг в объеме внутреннего рынка информационных и телекоммуникационных технологий составляет более 50 %, в том числе на 100 человек населения за счет всех технологий количество линий широкополосного доступа в 2010 году составило 15, а к 2015 году составит 35.

Контрольные значения показателей развития информационного общества в РФ на период до 2015 года

Рис. 7. Контрольные значения показателей развития информационного общества в РФ на период до 2015 года

Работы по широкополосному доступу включены в Федеральную целевую программу «Электронная компонентная база и радиоэлектроника».

С целью поддержки отечественного производителя был выделен диапазон частот 2,3–2,4 ГГц, проведен конкурс и выданы лицензии в 39 регионах Российской Федерации для освоения широкополосного доступа стандарта 802.16 (WiMAХ).

Концерн «Созвездие» в 2008–2009 гг. путем заимствования технологий у одной из западных фирм разработал оборудование стандарта WiMAХ (рис. 8) получил сертификаты с глубиной локализации 75 %, подготовил пилотное производство на 500 тысяч абонентских радиостанций в год. Однако возникли форс-мажорные обстоятельства: результаты конкурса в 39 регионах аннулировали, диапазон частот 2,3 2,4 ГГц отдали единственному оператору «Основа-Телеком», диапазон частот 2,5 2,7 ГГц – тройке глобальных операторов, отечественный производитель не приобрел законного статуса. Объявление конкурсов и присвоение частот на стандарты LTE и WiMAХ в соответствии с распоряжением Правительства РФ от 21 января 2011 г. № 57-Р перенесены на 2014 год. Практически на три года замораживается внедрение мобильного широкополосного доступа.

Радиооборудование стандарта WiMAХ, разработанное Концерном Созвездие в 2008-2009 гг.

Рис. 8. Радиооборудование стандарта WiMAХ, разработанное Концерном в 2008-2009 гг.

У нас убедительная просьба к Департаменту РЭП или даже к Министерству промышленности и торговли: определиться со статусом отечественного производителя и организацией производства отечественных средств широкополосного доступа. ОАО «Концерн «Созвездие» приглашает к сотрудничеству операторов: в настоящее время концерн готов поставлять со склада оборудование WiMAХ, а с первого квартала 2012 года приступает к производству оборудования LTE.