Базовые принципы развития информационно-телекоммуникационных технологий в XXI веке

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.

Рисунок 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.

Рисунок 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.

Рисунок 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.

Рисунок 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).

Рисунок 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.

Рисунок 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.

Рисунок 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).

широкополосный беспроводной интерфейс цифровой.