Устройство ученых Пермского Политеха обеспечит стабильный интернет в отдаленных районах страны

Печатная плата 3D. Фото: Сергей Тюрин, пресс-служба ПНИПУ

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.