5G через океан
Север нашей страны — земля богатая природными ресурсами, только инфраструктуры мало и радио работает плохо. Но в последние годы в освоение Арктики вкладывают много средств, запускают глобальные проекты. Один из таких — «Полярный экспресс» — линия связи, которая должна пройти через весь Северный морской путь. Мы пообщались с директором института «Высшая инженерно-техническая школа» Университета ИТМО Андреем Куликовым и узнали, как защитить кабель от природных явлений и что «Экспресс» даст пользователю.
— В двух словах — что это за проект?
— «Полярный экспресс» — это проект строительства трансарктической подводной волоконно-оптической линии связи, которая соединит в частности Мурманск и Владивосток, а в общем европейскую часть России с Дальним Востоком. Проект выполняет несколько задач: от ускорения обмена информацией до развития северной инфраструктуры.
Иллюстрация: Ксения ЕСИНА
— В чем преимущество подводных кабелей перед наземными?
— Основное преимущество — простота укладки. Наземную линию связи строить сложно: местность разная в разных регионах. Хорошо, если на всем протяжении линии рельеф не меняется, в таком случае вы можете подвесить на столбах кабель или закопать его в землю. Однако наша страна большая, и грунт сильно отличается в разных местах. Где-то болотистая почва, надо использовать одни методы укладки, где-то почва скалистая, там уже другие методы используют; кроме того, требуется обходить препятствия. Поэтому дешевле всего строить под водой.
— Как может измениться спрос на скоростную передачу данных?
— Спрос может резко вырасти, когда наши глобальные нефтегазовые компании начнут освоение шельфовых зон, а горнодобывающие компании приступят к разработке месторождений цветных металлов. Логистика и торговля тоже требуют информационных ресурсов, но их потребности все-таки меньше.
— Какой планируемый срок службы оборудования?
— По требованию заказчика время работы усилителей и инфраструктуры составляет 15 лет. Это стандартный срок службы волоконно-оптических коммуникаций. При этом, как показывает практика, срок службы линии связи можно продлить до 25 лет и более, проводя профилактические работы.
— Проект планируется завершить примерно через семь лет. То есть, когда кабель доведут до Владивостока, в районе Териберки оборудование уже износится в худшем случае на половину?
— С одной стороны, это так, но с другой — проект большой, он будет модернизироваться со временем. Наверно, неравномерный износ оборудования — это плюс, ведь в таком случае к концу срока эксплуатации не всю линию придется заменять, а только небольшой участок.
— А как можно защитить береговые станции усиления сигнала от поднятия уровня океана, вызванного изменением климата?
— Места постройки станций выбирают специально с учетом высоты берега и экологических прогнозов, так что изменение климата им не грозит. Вообще береговую станцию можно поставить в нескольких десятках километров от берега. Но есть другой момент: кабель, который лежит в океане, хорошо защищен толщей воды, к тому же он закапывается в грунт на 1,5 метра, а наиболее незащищенный участок — выходящий на сушу. Провод в этом месте могут повредить прибрежные льды или рыболовецкие суда, а также таяние вечной мерзлоты изменяет уровень почв. Из-за этого кабель может оборваться.
— Как такая связь может быть использована для геологоразведки?
— Мы работали с «Морской арктической геологоразведочной экспедицией», компания недавно впервые провела геофизическую съемку подо льдом на Северном полюсе. Они вели разведывательные работы и столкнулись с тем, что вся связь в тех широтах осуществляется только через спутники. В некоторых местах есть радиосвязь, но она подвержена влиянию магнитных бурь. Это накладывает ограничения на скорость передачи данных.
Вся суть в том, что нужно не только исследовать дно гидроакустическим аппаратом, но и сделать «разрезы» — модели местности. Этим и занимаются геофизики, но брать целый научный коллектив и суперкомпьютер на каждое судно дорого, да и невозможно. Поэтому данные отправляют в Москву или Мурманск, где есть необходимые ресурсы для расчетов. Из-за плохой связи ждать ответа из центра после отправки данных приходится несколько дней. Судно может просто стоять на месте — но такое безделье обходится дорого, — а может уйти работать дальше. Если данные сняли плохо и потребуется повторить исследование, то придется возвращаться, тратить время и деньги. «Полярный экспресс» должен решить и эту проблему.
— Дальний Восток — зона сейсмической активности. Как линия связи будет от этого защищена?
— На больших расстояниях тектонические явления могут значительно влиять на геометрию кабеля. Например, движение плит земной коры вызывает течения, в том числе подводные, которые не видно с поверхности. От них кабель защищают закапыванием, а вот непосредственно от движения плит тяжело защититься, поэтому кабель кладется всегда с избытком. То есть он не идет между двумя станциями по прямой как струна, а имеет форму волны или синусоиды, чтобы даже в случае натяжения на участке предотвратить обрыв линии.
— Каковы перспективы экспорта технологии усилителей? И какая в целом ситуация на международном рынке волоконно-оптических кабелей?
— Мировой лидер в это сфере — японская компания NEC. Однако она не продает узлы и элементы линий по отдельности. То есть если ты хочешь построить магистраль с их компонентами, то вынужден заказывать всю линию «под ключ». При этом преобразования, которые испытывает сигнал внутри оборудования, тебе неизвестны. Может, информация уходит третьим лицам? Поэтому подобные линии связи не подходят для передачи секретных данных. Раньше наш партнер — «Управление перспективных технологий» — много работал с NEC, но за последние годы мы наладили выпуск собственных волоконно-оптических кабелей. Еще есть Silixa и Huawei Marine, которые тоже занимаются подобными разработками.
Если тебе продали комплектующие сегодня, это не значит, что и завтра продадут. Поэтому важно иметь свои технологии защиты и передачи данных. Но все же по поводу экспорта — вопрос не совсем к нам. Усилитель, который мы разрабатываем, не конечный продукт, а лишь деталь прибора. Поэтому с потребителями общается наш заказчик «УПТ».
— Как постройка кабеля отразится на жизни обычного потребителя? Увеличится скорость интернета и не будет зависать Zoom?
— Обычный потребитель ощутит влияние кабеля косвенно, прямого воздействия не будет. При этом в рамках развития нашего Севера построят вычислительные центры. Например, давно уже высказываются идеи постройки дата-центров под водой. Это позволит снизить затраты ресурсов на охлаждение оборудования. Правда, не знаю, реализовано ли это уже на практике, но в перспективе возможно подключение «Полярного экспресса» к такому центру. Тогда там появятся рабочие места, в том числе для квалифицированных IT-специалистов.
— Какие еще технологии, связанные с оптоволокном, разрабатывают в ИТМО?
— Наша научная группа работает с волоконно-измерительными устройствами, также мы много лет занимались разработкой гироскопов и их совершенствованием. Сейчас сотрудничаем с НПО «Аврора», разрабатываем волоконно-оптические датчики температуры и давления. Кроме того, у нас в университете есть научная группа Владимира Егорова, которая занимается разработкой устройств, которые передают ключи шифрования посредством волоконно-оптической связи.
Фото: Семен ДАНЬШИН
Еще почитать по теме
