Интернет — это не просто роскошь, а необходимость: он открывает доступ к образовательным платформам, удаленной работе и новым рынкам сбыта для предпринимателей. Сегодня проблема плохого соединения особенно остро стоит в частных и сельских районах. Согласно данным исследования, в 2024 году качество интернета полностью устраивало только 39% домохозяйств. Ученые Пермского Политеха представили новое устройство для передачи трафика, которое способно обеспечить стабильный и быстрый интернет даже в самых отдаленных уголках страны. Их разработка призвана решить проблему цифрового неравенства между городскими и сельскими жителями, а также улучшить качество связи для владельцев загородной недвижимости.
Статья опубликована в журнале «Автоматизированные системы управления и информационные технологии», том 2, 2024. Разработка выполнена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Многие россияне, живущие в сельской местности, сталкиваются с нестабильным соединением, медленной загрузкой страниц и невозможностью работать или учиться онлайн. Особенно это стало актуально после пандемии, когда дистанционный формат образования и работы стал обыденностью. При этом, как показывает исследование, на момент 2024 года каждое десятое домохозяйство в стране вообще не имело доступа в Сеть.
На рынке устройств мобильной связи, модемов в частности, есть много разных предложений. Но, как правило, онилибо слишком дорогие, либо не отличаются высокой производительностью и не обеспечивают стабильную скорость свыше 100 Мбит/с, а потому не могут предоставить хорошее качество услуг, таких как просмотр видео, загрузка и выгрузка крупных файлов, гейминг.
Ученые Пермского Политеха разработали уникальное устройство широкополосного доступа к Сети, которое способно обеспечить стабильный и высокоскоростной интернет. Слово «широкополосный» происходит от термина в телекоммуникациях «ширина полосы пропускания» (bandwidth). Чем шире полоса, тем больше данных может передаваться за единицу времени.
— Для устройства была разработана принципиальная схема, печатная плата, корпус. Модем может работать в диапазоне 2600 МГц, поддерживает технологию MIMO 4x4, которая позволяет одновременно передавать и принимать данные по четырем независимым каналам.Также у оборудованияесть четыре порта для проводного подключения и столько же разъемов для внешних антенн. Кроме того, разработанный модем совместим с сетями 4G и 5Gи поддерживает современные стандарты связи: Wi-Fi 6 — более высокая скорость соединения (передачи данных), LTE-A Pro — улучшенная версия мобильной связи 4G, QAM256 — метод кодировки, который позволяет передавать больше информации за один раз, — рассказывает Сергей Тюрин, старший преподаватель кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ.
Особенность устройства в том, что оно обеспечивает высокую скорость передачи данных — до 4,6 Гбит/с на расстоянии 1 км от базовой станции и 100 Мбит/с на 20 км. Для сравнения: большинство современных модемов в России поддерживают скорость от 100 до 300 Мбит/с, но для 4G при удалении от станции на 10-20 км она падает до 1-10 Мбит/с.
Устройство может также работать с внешними антеннами, что позволяет гибко настраивать связь в зависимости от условий местности. В качестве антенн специалисты использовали собственные разработки — направленные антенны с усилением сигнала до 27 дБм, изготовленные из нержавеющей стали и спутниковых тарелок.
Для моделирования работы устройства использовались программные комплексы «MatLab link budget analysis» и «Google earth», чтобы воспроизвести реальные условия связи и проверить ее устойчивость на разных расстояниях.
— Использование антенн позволило значительно улучшить мощность и качество принимаемого сигнала, даже если пользователь находится далеко от вышки сотового оператора. Результаты вычислений показали, что устройство стабильно работает на расстоянии более 11 км от базовой станции, — комментирует Сергей Тюрин.
Новое устройство предлагает вдвое большую скорость, чем самый дорогой модем Huawei (модель с поддержкой 5G стоит 71 500 рублей), но его цена значительно ниже: 15 000 рублей за 4G-версию и 22 000 за 5G. Это делает оборудование исследователей доступным для широкого круга пользователей.
Разработка ученых Пермского Политеха поможет жителям сельской местности и частного сектора, а также малому и среднему бизнесу, расположенным вне крупных городов, которым необходим надежный канал связи для онлайн-торговли, видеоконференций, облачных сервисов и других задач. Это может стать важным шагом в развитии цифровой инфраструктуры Россиии повысить уровень жизни населения.