Организация связи в труднодоступных регионах без наземной инфраструктуры

Связь без сотовой сети

В современном мире сотовая связь кажется повсеместно доступной, однако в труднодоступных регионах планеты она часто остается недостижимой из-за отсутствия базовых станций и наземной инфраструктуры. Связь без сотовой сети — это принципиально иной подход к организации коммуникаций, который требует применения альтернативных технологий и методов. Такие решения позволяют обмениваться информацией в районах с ограниченным внедрением телекоммуникационных систем, где традиционная инфраструктура либо отсутствует полностью, либо крайне слабо развита.
Традиционная сотовая связь базируется на сети базовых станций (BTS) с радиусом действия от 1 до 35 км в зависимости от частоты и рельефа. В условиях гор, лесов, пустынь и полярных областей монтаж и эксплуатация таких объектов чрезвычайно сложны и дорогостоящи. Более того, инфраструктура подвержена рискам: ухудшению из-за погодных условий, трудноэксплуатируемым коммуникациям питания, а также трудностям в обеспечении надежного соединения с магистральными канала­ми.
Вместо этого применяются технологии, которые не требуют традиционных ячеистых сетей. Среди них — спутниковая связь, беспроводные радиосети, Mesh-сети, а также инновационные транспортные средства для передачи данных, например, БПЛА (беспилотные летательные аппараты). Все они решают организовать связь там, где нельзя построить даже самую простую сотовую инфраструктуру.

Особенности организации связи без сотовой сети в труднодоступных регионах

В условиях удалённости и ограниченности доступа к электроснабжению и наземным коммуникациям способы организации связи в труднодоступных районах часто связаны с максимальным использованием автономных и портативных систем. Ключевыми критериями для таких решений являются энергоэффективность, мобильность, устойчивость к экстремальным климатическим условиям и простота развёртывания.
Перечислим основные способы организации связи в таких районах:

• Радиосвязь краткого и среднего радиуса действия — портативные УКВ-радиостанции работают на частотах 136–174 МГц с дальностью до 10–20 км в открытой местности.
• Mesh-сети — сетевые протоколы, позволяющие формировать самоконфигурируемую беспроводную топологию из множества точек доступа, способных ретранслировать сигнал на расстояния до 5–15 км между узлами.
• Спутниковая связь — позволяет организовать связь вне зависимости от наземной инфраструктуры, охватывая территории любой площади.
• Использование мобильных ретрансляторов и БПЛА — беспилотные дроны с коммутационным оборудованием создают временные узлы связи на нужной высоте, охватывая радиус до 50 км.

В условиях экстремальных температур — от -50°C в Арктике до +50°C в пустынях — оборудование должно соответствовать строгим нормативам ГОСТ Р 51317.6.1-2008 (испытания на устойчивость к климатическим влияниям) и СНИП 2.01.07-85 (связь и электроснабжение объектов в экстремальных регионах).
При сравнении различных решений, например, радиостанций и сетей Mesh, последние обладают более сложным сетевым управлением, но обеспечивают лучшую масштабируемость: всего 10–20 узлов могут покрыть территорию площадью до 150–200 км². Радиостанции же проще в применении, но требуют прямой видимости и часто не имеют возможности подключения к глобальным сетям без дополнительных комплексов.
Блок внимания:

Альтернативные технологии связи без наземных станций

Когда появляется вопрос как организовать связь без наземных станций, традиционная инфраструктура полностью исключается. Решения базируются на технологиях, не требующих бетонных опор, кабельных трасс или сложных станций базовой сети.
Наиболее популярные альтернативные технологии:

• Спутниковая связь — использование геостационарных (GEO) или низкоорбитальных (LEO) спутников, обеспечивающих покрытие без единой наземной станции в регионе.
• Радиорелейные линии связи с использованием переносных станций — оборудование на мобильных платформах (КАМАЗ, БТР) с автономным питанием.
• Мобильные устройства с поддержкой Wi-Fi Direct и Bluetooth Mesh — локальная сеть с самораспределением трафика.
• Терминалы с автономным энергоснабжением (солнечные панели + аккумуляторы) — могут работать до 72 часов в автономном режиме без технического обслуживания.

По последним исследованиям Института радиотехники РАН, оптимальное расстояние между узлами беспроводной сети без инфраструктуры составляет 7-10 км в открытой местности и 1-3 км в лесистой или гористой зоне, что нужно учитывать при планировании сети.
Согласно нормативам ГОСТ Р 54150-2010, оборудование для связи без наземных станций обязано иметь степень защиты IP67 и температурный диапазон эксплуатации от -40°C до +55°C. Также обязательной является защита от электромагнитных помех согласно СНИП 3.05.06-85.
При сравнительном анализе с традиционной сотовой связью, альтернативные методы отличаются существенно более высокими затратами на единицу покрытия, но обеспечивают порядок величины большую мобильность и независимость от наземных параметров.
Блок внимания:

Использование спутниковых систем для обеспечения коммуникаций

Одним из наиболее эффективных и универсальных решений является спутниковая связь для удалённых регионов. Спутниковая технология не требует ни базовых станций, ни прокладки наземных линий связи, что принципиально решает вопрос коммуникаций в отдалённых местах.
Виды спутниковой связи:

• Геостационарные спутники (GEO) — располагаются на высоте ~36 000 км, обеспечивают стабильное, но с задержкой порядка 500-700 мс, покрытие крупных территорий. Пример — спутники системы Intelsat.
• Низкоорбитальные спутники (LEO) — работают на высотах 500-1200 км, обеспечивают низкую задержку (<50 мс), высокую пропускную способность, но требуют создания обширной группировки. Пример — Starlink, OneWeb.

Для регионов с территорией от нескольких сотен до тысяч квадратных километров идеальным выбором стали системы на базе LEO. Например, Starlink обеспечивает скорость до 150 Мбит/с на терминал и пинг менее 30 мс даже в самых удалённых частях России, как отмечают аналитики компании SpaceX.
Технически терминал наведения и приёма занимает площадь около 60×60 см, весит порядка 3,5 кг и работает при температуре -30°C до +50°C. Для питания требуется 100-150 Вт, что может обеспечить автономная солнечная станция средней мощности.
Для нормативного регулирования спутниковой связи в России применимы ФСТ РФ стандарты по спектральному распределению и ГОСТ Р ИСО/МЭК 27001-2012 (безопасность информационных систем связи). Эти документы регулируют как технические параметры, так и процедуры обеспечения информационной безопасности.
Блок внимания:

Применение беспроводных радиосетей и ретрансляторов

Для организации связи на больших удалениях без применения проводов отлично подходят технологии связи без проводов, в частности — беспроводные радиосети и ретрансляторы. Эти решения применяются как самостоятельный способ, так и в комбинации со спутниковой или традиционной связью.
В горных и лесистых районах, где видимость часто ограничена, применяются следующие методы:

• Ретрансляторы на вершинах холмов или специально сооружённых вышках с высотой 10–30 м. Они обеспечивают радиус действия до 30-50 км для частот 400–900 МГц.
• Саморегулируемые Mesh-сети, где каждый узел способен ретранслировать трафик следующему за ним, увеличивая суммарный радиус покрытия.
• Использование адаптивных антенн с узким диаграммным углом направленности для уменьшения помех и повышения дальности связи.

Технические характеристики радиосетей включают мощность передачи 1-5 Вт, чувствительность приёмника порядка -120 дБм, частотный диапазон 300-900 МГц, время отклика сетей менее 1 секунды и поддержку токов энергопитания 12-24 В с потреблением меньше 4 Вт в активном режиме.
В сравнении с дротовыми или оптическими линиями, беспроводные радиосети обеспечивают большую гибкость и быстроту развёртывания, особенно там, где невозможно проложить кабели, однако подвержены влиянию погодных условий и требуют регулярного обслуживания.
В стандартах ГОСТ 28684-90 описаны нормы организации радиорелейных и беспроводных сетей для экстремальных условий эксплуатации, где особое внимание уделяется аппаратным средствам и их стойкости к вибрациям, влажности и пыли.
Подобные решения широко применяются на Кавказе, в Сибири и в арктических зонах, подтверждая современную эффективность и надёжность.

Инфраструктурные и технические решения для автономной связи

Вопрос какая связь работает без инфраструктуры актуален для реализации быстрых и надёжных систем связи в отдалённых и недоступных регионах. Ключевыми элементами здесь становятся автономные комплекты связи и инновационные технические средства.
Основные направления:

• Автономные портативные станции с автономным энергоснабжением — солненчные панели мощностью 50-200 Вт, аккумуляторные блоки емкостью 200-500 Ач обеспечивают работу оборудования до 5 дней без внешнего подзаряда.
• Использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) — дроны, оснащённые ретранслятором и Wi-Fi или LTE-передатчиками, летают на высотах около 300-500 метров, создавая временную сеть покрытия радиусом 30-50 км. Рабочее время таких БПЛА, например, у моделей DJI Matrice 300 RTK — до 55 минут на одной зарядке, что требует организованной ротации.
• Мобильные станции связи на колесной или гусеничной платформе — оснащены генераторами или аккумуляторами и позволяют создавать пункт связи в условиях отсутствия инфраструктуры за 2-3 часа.

Нормативно-правовое регулирование автономных систем свзяи включает требования ГОСТ Р 54165-2010 на мобильные радиостанции, а также положение МЧС РФ по организации аварийной связи (СНИП 31-01-2003).
По данным анализа Ассоциации российского кибербезопасного рынка, такие автономные решения повышают шансы спасения при ЧС на 35-50%, так как обеспечивают непрерывный канал связи вне зависимости от состояния наземной инфраструктуры.
При сравнении с традиционными базовыми станциями автономные комплекты выигрывают в быстроте развертывания, мобильности и независимости от внешних факторов, хотя проигрывают в масштабируемости и пропускной способности.
Блок внимания:

Заключение

Организация связи в труднодоступных регионах без наземной инфраструктуры — сложная, многоаспектная задача, требующая применения комплексных технических решений. Современные технологии, начиная от спутниковых систем, через беспроводные радиосети и заканчивая автономными мобильными платформами и БПЛА, открывают новые возможности для выхода на связь в самых экстремальных уголках планеты. Применение норм и стандартов, а также научные исследования и практические разработки позволяют создать надежные и устойчивые коммуникационные сети, обеспечивающие безопасность и эффективность работы в удалённых районах.

Авторитетные источники по данной теме:

• IEEE Standards for Communication in Remote Areas
• ГОСТ Р 54090-2010. Связь радиотехническая. Общие технические требования
• Стратегия развития связи в Российской Федерации до 2030 года
• Research on Satellite Communication Systems for Remote Areas

Что еще ищут читатели