В прошлом сентябре (2021) в статье про 10-гигабитную связь для автомобилей анонсировались испытания 10-гигабитной системы связи диапазона 70-80 ГГц для скоростных трамваев "Чижик" в Санкт-Петербурге. Сегодня о ходе испытаний и уже полученных результатах можно рассказать сообществу Хабра.
Впервые в России и мире выполнен пилотный проект связи в диапазоне 70-80 ГГц для общественного транспорта. Скорость передачи данных с новой технологией достигает 15 Гбит/с на каждое транспортное средство, что в сотни раз превышает возможности GSM-модемов, обычно используемые для организации цифровых сервисов и Wi-Fi сети в салонах автобусов, трамваев и поездов.
Эксперты считают, что только технологии связи миллиметрового диапазона способны в будущем обеспечить работу беспилотного общественного транспорта в России и уже сегодня решить проблему широкополосного доступа к интернету в скоростных поездах РЖД.
Как система связи 70-80 ГГц испытывается на трамваях
В рамках пилотного проекта на маршрутах трамвая «Чижик» в Красногвардейском районе Санкт-Петербурга проводятся испытания беспроводной подвижной связи для общественного транспорта, работающей по стандарту 10 Gigabit Ethernet.
Цель испытаний — отработка технологий ультра-широкополосной связи в диапазоне 70-80 ГГц (71-76/81-86 ГГц) на движущиеся рельсовые транспортные средства (ТС), изучение характеристик беспроводного соединения, его надежности в зависимости от дистанции между трамваем и базовыми станциями, сбор статистики по трафику при различных погодных условиях.
Проект в Санкт-Петербурге выполняется в сотрудничестве компаний «ДОК» (связное оборудование) и Транспортной Концессионной Компании (ТКК) , — оператора трамвайной линии. В данный момент финансирование пилотного проекта осуществляется участниками испытаний из собственных средств.
В мае 2022 года проект продолжает находиться на стадии основных испытаний. Результаты тестирования подтверждают возможность передачи данных в диапазоне 70-80 ГГц между транспортным средством и сетью оператора трамвайной линии со скоростью до 15 Гбит/с в режиме агрегации беспроводных каналов связи от приемопередатчиков в голове и хвосте трамвая.
Соединение бортовой сети трамвая с базовыми станциями осуществляется по концепции V2N (Vehicle to Network, ТС-к-Сети). Связь V2N является частным случаем более общей схемы соединения V2X (Vehicle to Everything, ТС-ко-Всему).
Циклический маршрут скоростного трамвая вдоль базовых станций удобен тем, что позволяет быстро набирать статистику соединения, отрабатывать технологии связи V2N на рельсовом транспорте в реальных условиях эксплуатации. Впоследствии эти технологии станут применимы для скоростных поездов на железных дорогах России, где задача гигабитного соединения с Интернетом еще более актуальна.
Для проведения испытаний используется трехсекционный трамвай модели Stadler 85600M «Чижик» (произведен в Минске), который оборудован четырьмя комплектами приемопередатчиков 10 Гбит/с производства компании «ДОК», установленных на крыше в головном и хвостовом вагонах.
Под потолком внутри трамвая смонтирован специализированный контроллер, осуществляющий маршрутизацию и управление трафиком беспроводного соединения. Наличие двух параллельно работающих приемопередатчиков 10 Гбит/с в каждом направлении (вперед и назад по ходу ТС) дает возможность бесшовного переключения трафика при проезде трамвая вдоль базовых станций.
Технологически бесшовная связь реализуется как соединение между трамваем и несколькими базовыми станциями одновременно — с ближайшей и последующей базовыми станциями как в направлении по ходу трамвая, так и в обратном направлении. При этом разрыв соединения из-за хендовера (регистрации абонента в сети подвижной связи) сведен практически к нулю. Четыре базовые станции находятся на разном расстоянии от трамвая и поэтому вероятность хендовера сразу со всеми базовыми станциями маловероятна, хотя бы с одной из них связь будет поддерживаться.
Видеоотчет по мульти-гигабитному трафику на трамвай
Испытания проводятся на маршрутах трамвая №59, 63 и 64 в пределах до 1 км от перекрестка проспекта Наставников и Ириновского проспекта. Среднее расстояние между базовыми станциями составляет 800 - 1000 метров.
На видео представлены графики пропускной способности соединения между трамваем и двумя ближайшими базовыми станциями во время одного из проездов. Регистрируется трафик в направлении вперед по ходу движения трамвая (зеленый цвет), трафик в обратном направлении (желтый) и суммарный трафик (черный).
Для визуализации процесса передачи данных и подтверждения непрерывности соединения на трамвае постоянно работают две НD-камеры с передачей видео о дорожной обстановке в направлениях вперед и назад по ходу трамвая в пультовую ТКК. Видеопотоки в НD-качестве передаются с трамвая в сеть в реальном времени.
Емкость беспроводного канала 10 Гбит/с позволяет передавать в реальном времени до 400 видеопотоков в качестве 4K UltraHD (требование к пропускной способности одного видеопотока в разрешении 4К — от 15 до 25 Мбит/с). Разумеется, городскому трамваю такая пропускная способность связи не требуется, но на данном этапе идет отработка технологии для скоростных поездов, где одновременно может передвигаться до 1 тыс. пассажиров (например, на сдвоенном Сапсане).
Почему актуальна задача разработки связи для скоростного рельсового транспорта
Существующие сегодня технологии связи для рельсового транспорта, — так называемая связь "Поезд-Земля", — включают несколько вариантов, из которых основным является сотовая связь с использованием мультиканального маршрутизатора МАR (Multiple Aggregation Router) на большое число SIM-карт разных операторов. Связь обеспечивается за счет нескольких радиоканалов между оборудованием MAR и базовыми станциями сотовых операторов по стандартам 3G и LTE. Различные модификации оборудования MAR могут использовать 4, 8, 10, 16, 24 и даже 32 SIM-карты.
В отдельных проектах используется сеть из придорожных точек доступа Wi-Fi. Обе применяемые технологии характеризуются невысокой скоростью соединения (до 300 Мбит/c в режиме "на весь поезд") и задержками соединения при переключении с одной базовой станции на другую. Кроме того, характеристики соединения и для GSM-модема, и придорожной сети Wi-Fi заметно ухудшаются по мере роста скорости движения транспортного средства. Поэтому задача организации связи со скоростным рельсовым транспортом на основе новых технологий является очень актуальной в отрасли.
Ограничения технологии связи 70-80 ГГц и как их можно обойти на 60 ГГц
Связь в диапазоне миллиметровых волн характеризуется требованием прямой видимости между приемопередатчиками. Поэтому в классическом варианте связь работает только на длинных прямых участках, когда луч подается строго вдоль пути. Любой поворот — и связь пропадает, поскольку радиоволны миллиметрового диапазона имеют квазиоптический характер распространения (подобно лучу лазера) и почти полностью ослабляются при встрече с любыми препятствиями, даже листвой деревьев.
Поэтому для криволинейных участков пути, а также для обмена данными между рельсовым транспортом и сетью оператора на станциях (остановках) и в депо, в компании ДОК разработали дополняющую систему связи емкостью 10 Гбит/c в диапазоне 60 ГГц, названную MobiBridge 10G.
Приемопередатчик MobiBridge 10G 60 ГГц — это изделие ультра хайтек. Он имеет миниатюрную антенну с фазированной антенной решеткой, что позволяет реализовать функцию электронного сканирования луча. Бортовой приемопередатчик на ТС и приемопередатчик на придорожном столбе "следят" друг за другом, обеспечивая связь в широком угловом секторе.
На момент публикации, подвижную связь 10 Гбит/c на основе оборудования MobiBridge 10G 60 ГГц также планируется испытывать на трамвайном маршруте в Санкт-Петербурге.
Остается добавить, что в России для эксплуатации оборудования связи 60 ГГц вообще не требуется получать частотную лицензию, а регистрация оборудования связи 70-80 ГГц в Роскомнадзоре производится по так называемой упрощенной заявительной процедуре в электронном виде и бесплатно. Как следствие, срок госрегистрации оборудования связи диапазона 70-80 ГГц обычно не превышает 2-х рабочих дней.
Заключение
Автор выражает благодарность компании ДОК и Дирекции ДЭКРС Транспортной Концессионной Компании, разрешившим публикацию данных об испытаниях. На сайте ТКК имеются сведения, что предприятие ведет подготовительные работы по открытию беспилотного трамвайного движения.
Вне сомнения, надежная широкополосная связь с подвижным составом позволит повысить комфорт и безопасность пассажиров, обеспечить широкополосный Wi-Fi в салоне, возможность вовремя информировать пассажиров о важных городских новостях, задержках по пути следования, в режиме онлайн внедрить видеонаблюдение за дорожной ситуацией и работой водителя с диспетчерского пункта. Более того, мульти-гигабитная подвижная связь открывает возможности для новых, все более требовательных к трафику сервисов, которые сейчас даже предсказать трудно.
Тестирование системы связи PPC-10G-Rail показало, что на отечественном оборудовании можно достичь очень высокой пропускной способности беспроводной связи на каждую единицу городского транспорта. Короткое время развертывания сети и высокая надежность соединения являются исключительно важными характеристиками для проектов в транспортной отрасли.
Комментарии (46)
JohnSelfiedarum
04.05.2022 17:14+5В том-то и проблема: каждые сто метров для Сапсана не повесить передатчиков - и дорого, и каждый заэлектропитать надо, и распайку оптики. Если оптику разваривать каждые сто метров, то и усилителей надо там же, иначе через триста метров сигнал затухнет, и нечего будет передавать. Стоимость такой линии будет не дешевле золотого несущего провода.
Окупится ли такая линия когда-нибудь? Вряд-ли. Бизнесу вообще не интересно.
Посмотрите на охваченность 4G на железной дороге: было бы выгодно, уже давно бы сделали. Невыгодно. Так что не ждите - не дождётесь!
sergbe Автор
04.05.2022 17:29+3100м это наверно вы имели ввиду для wi-fi. Испытания на РЖД показали, что базовые станции связи 70-80 ГГц можно ставить через каждые 2 км, в пределе - до 4 км, но тогда 10 Гбит не вытянуть. Вместо оптики можно воспользоваться радиорелейными линиями, которые служат опорной сетью между базовыми станциями поезд-земля.
Вот пример как это было сделано https://dokltd.ru/products/10gbps-ppc-10-rail - одна пара РРС работает на поезд, другая - как опорная сеть.
RZamkov
04.05.2022 22:58Предоставить 10Гб линк каждые 2 км - это малая плата, если РЖД разрешит по их инфраструктуре пустить опорные сети для мелких местных провайдеров. 3-6 лет и 10 Гбит будет в каждой точке России, как в Москве. Но у нас феодально-олигархическое государство со всеми вытекающими из этого проблемами. Вопрос дальнейшего прогресса в области связи - вопрос смены режима.
Sheva1984
05.05.2022 13:45это вопрос переговоров. Вон "РТ" починил канализацию в Питере - проложил свою оптику. Если РЖД запартнёрится с каким-нибудь провайдером (или, не дай бг, сама станет провайдером) и будет коммерциализировать это дело - всё условно быстро сделают
Gutt
06.05.2022 19:40Если РЖД запартнёрится с каким-нибудь провайдером
Эмм... ТрансТелеКом существует уже лет как двадцать пять.
Dr_Faksov
04.05.2022 17:27+28Если честно - статья ни о чём.
Вся она сводится к одной фразе "При помощи некоего оборудования удалось установить беспроводное соединение на скорости 10 Гбит/c с движущимся рельсовым транспортным средством."
Главный вопрос - "Сколько стоит километр?"
Суб-главный - "Будут ли ходить Сапсаны через полгода?"
И основной вопрос - "Где дешевле: у вас или у Илона?"
sergbe Автор
04.05.2022 17:37-4На вопрос сколько стоит 1 км и у кого дешевле - есть ответ у японцев, которые сейчас строят такую же сеть для своих знаменитых скоростных поездов Tokaido Shinkansen. Источник https://www-nikkei-com.translate.goog/article/DGXLRSP618317_S1A920C2000000/?_x_tr_sl=auto&_x_tr_tl=en&_x_tr_hl=ja&_x_tr_pto=wapp
Связь будет построена на радиолинках миллиметрового диапазона, работающих на частоте 40 ГГц. Приемопередатчиками будут оснащены скоростные поезда и путевая инфраструктура, что позволит гарантировать канал связи «поезд-земля» емкостью 1 Гбит/с на каждый состав. Полностью завершить проект планируется к 2027 году.
Стоимость оснащения 1 км пути у японцев - 0.6 млн долларов.
Базовые станции у японцев через каждые 500 м, в российском варианте - 2 км. Разница из-за выбранной частоты.
homeles
04.05.2022 19:31+6как-то у Вас противоречие - японцы на более низкочастотных станциях (40 ГГц) ставят БС через 500 м, а у вас через 2 км на 70-80 ГГц, которые "боятся листвы и поворотов и поэтому есть вариант на 60 ГГц. Еще просто для уточнения - на составах БС - работают как ретрансляторы 3-4-5-6....-G для мобильных устройств пассажиров ? Или просто как приемники канала под инет под раздачу по WiFi внутри состава ?
sergbe Автор
04.05.2022 23:10+1Оборудование работает как беспроводной канал на роутер, а с него уже раздается по поездной сети на Wi fi пассажирам, видеонаблюдение, телеметрию и тп.
Листву боятся и 40 ГГц, и 60 и 70-80. Дело в ширине луча при использовании параболических антнее, на 40 ГГц луч шире и потому не получается пустить далеко строго вдоль жд полотна. начинаются переотражения от земли. На 70-80 ГГц луч более узкий, и луч можно пустить дальше.
А что касается 60 ГГц там технология другая, антенна с электронным сканированием, а сама по себе связь на 60 ГГц очень недалеко бьет ввиду физики атмосферы, ослабления в атмосферном кислороде. Т.е речь на 60- ГГц идет о дальности 100-200м. как вспомогательный вид связи, когда поезд идет в кривой пути (есть на жд такой термин). И можно понатыкать станций почаще, т.к. они значительно дешевле чем на 70-80 ГГц.
Irvy
05.05.2022 09:27+1что базовые станции связи 70-80 ГГц можно ставить через каждые 2 км, в пределе - до 4 км,
А дальше
Т.е речь на 60- ГГц идет о дальности 100-200м.
Я не понимаю. Рукалицо.
На 70-80 ГГц луч более узкий, и луч можно пустить дальше.
Извините, у вас много противоречий. А давате IR лазер использовать, у него еще более узкий луч, наверное он и на 50км "пробъет".
Только чур выходную мощность ограничим... например... в 23dBm. И будем сравнивать дальность связи от 7 до 80ГГц, и дальше IR, UV
sergbe Автор
05.05.2022 10:42+1Лазер уже пытались применять, те же японцы в технологиях продвинутые. Но ... Туман, дым и линия связи ложится. также проблема засветки от прожекторов и низких солнечных лучей.
Про 60 ГГц это особый диапазон с очень короткой радиосвязью, не зря он во всем мире разрешен без лицензии. Посмотрите на график пошлощения радиоволн в мм диапазоне https://habrastorage.org/r/w1560/getpro/habr/upload_files/464/ca3/3f6/464ca33f6e62d3dc7b916338954feb54.png
rezdm
04.05.2022 17:32+41>> И это не батут, Илон
>> на отечественном оборудовании
>> Радиомост 10 Гбит/c MobiBridge
Гуглю по имени, получаю
https://elva-1.com/products/a40180
Оно?
Расскажите, что там отечестенного (ну, кроме эксперимента по установке)
uhf
04.05.2022 18:43+3Справедливости ради, есть версия на русском dokltd.ru/products/mobibridge-10g
Сходство полное, вплоть до шрифтов в рекламных буклетах, и общего сервера имен для доменов.
Возможно, это тот самый случай, когда оборудование действительно отечественное :)
blind_oracle
04.05.2022 21:23+2Контора из Риги. Так что отечественное если мыслить имперскими категориями времён СССР, нынче это в тренде...
rezdm
04.05.2022 21:29+3Вроде Эстонии, и имена есть, славянские https://www.allabolag.se/9697594639/befattningar , но это не означает совсем, что "сожержимое коробочек" отечественное. Никто ж Гугл не называет "отечественным" из-за Брина.
blind_oracle
04.05.2022 23:16`Founded in 1993, Millimeter Wave Division of ELVA-1 is a research and production company with headquarters in Riga, Latvia.`
Ну это может основана там, а сейчас уже Швеция или ещё где. Инфы не много.
SONce
04.05.2022 17:37+10Я так понимаю одна такая базовая станция стоит примерно как сам трамвай? Не очень понятно зачем это в городе. В городах есть 3/4G, а стомость такого решения на трассе Мск-Спб, будет настолько космической и технически сложной, что даже считать такое никто не будет, не говоря уже о реализации.
Испытания на РЖД показали, что базовые станции связи 70-80 ГГц можно ставить через каждые 2 км, в пределе - до 4 км
Это если нету помех, на улице ясно и +25. А стоит пойти дождичку и всё это как минимум в двое сократится.
sergbe Автор
04.05.2022 17:48-1Я как автор могу сказать только про дождик ) На 2 км он повлияет, только если дело будет в виде ливня в тропиках. Есть дождевые зоны ITU, Россия там есть, все считается. В передатчиках сейчас практически у всех производителей есть адаптивная модуляция, которая снижает скорость передачи в канале для улучшения энергетического потенциала линии. Т.е. в сильный дождь будет не 10 гбит, а 5 или даже 2, но Сапсан пролетит сквозь дождевой фронт и опять будет 10 гбит.
sintech
04.05.2022 18:53+2А зачем нужна такая большая пропускная способность 10гбит на трамвай? В качестве эксперимента понятно, а как это планируется дальше утилизовать?
Для передачи телематики и видео для автопилота - явно избыточно.
Для того чтобы поставить над каждым сидением 4k камеру и смотреть что граждане делают в телефонах - слишком дорого.
Какие юзкейсы применения этой технологии?
nixtonixto
05.05.2022 06:22+2Раздать по 10 Мбит на каждого из 1000 пассажиров. В пассажирских перевозках сейчас именно в этом проблема. Когда едет по трассе маршрутка с 15 уткнувшимися в смартфон пассажирами — окрестных БС хватает на всех. Когда едет автобус с 40...50 пассажиров — ютубы уже подлагивают. А когда на несчастную БС залазят 500 пассажиров поезда — тушите свет.
RTFM13
05.05.2022 13:40+1Проблема БС в безлюдных местах это малое их количество и узкий канал к самой БС, зачастую в виде, как раз, гирлянды радиорелеек. Еще не так давно встречались БС сидящие на паре Е1 (4Мбпс). Если их ставить каждые 4 км и подводить к ним 10Г, то никаких проблем с ютубом там не будет (если его не забанят, конечно). И никаких 10Г поезду даром не нужно.
MrPanzin
04.05.2022 19:06+5Это честно пахнет как история с Blutooth на 5км...
Маску не стоит беспокоится. Там цена покрытия гарантирована меньше.
Thero
05.05.2022 05:09+2а чего ему беспокоиться? его терминал всёравно на порядок дешевле обходится и устанавливается что на самолёт что на корабль, что на сарай. а тут узкоспецифичное решение для поездов только которое и за пределы возможностей сетей третьего поколения не то чтоб особо выходит. понятно что когда поезда станут беспилотными там конечно данные с камер лучше иметь возможность мониторить на каждую милисекунду оперативнее, вот тут то мы уже придём к разработкам аналогичным той что в статье.
AllexIn
04.05.2022 19:57+51Такие тексты противно читать. Зачем Маска приплели? ПРедставляете если бы Маск каждый раз запускаю ракету делал бы смешной твит подкалывая РосКосмос - это выглядло бы круто? Нет, это сделало бы его смешным.
А сейчас смешными выглядите вы. Потому что Маск делает кучу проектов. А вы пытаетесь какой-то клоунский хайп словить.
Не надо так.
Если вы делаете что-то крутое - упоминать Маска незачем. Если бабло пилите - тем более.
CAJAX
05.05.2022 00:22Там, короче, как было. Роскомнадзор просил Маска запустить старлинком инет над всей Россией, чтобы в деревнях люди не карабкались на сосны, чтобы сдать сессию. А он, гад такой, говорит : "вот вам батут, им инет в деревни пускайте". А тут хоба! Уделали америкоса!
sergbe Автор
05.05.2022 10:08Тут вы скорее всего правы, но уже после публикации откатывать заголовок не вариант без Илона будет не комильфо. Учту на будущее
orcy
05.05.2022 04:30+5Почему батут и Илон в заголовке? Вроде это Рогозин говорил американцам что они будет доставлять астронавтов на МКС на батуте, а если смотреть по заголовку то как будто мы что-то доказываем Илону, что-то чего он никогда не утверждал.
capitannemo
05.05.2022 10:18+1Тем кто не знает, что такое трамвай «Чижик» в Красногвардейском районе СПб. Просто для понимания.
Это единственный район в нашем городе куда от метро можно добраться только трамваем, весь остальной наземный транспорт отпадает из-за могучей пробки на единственной дороге.
По странному стечению судеб именно этот маршрут перешел частному инвестору в концессию на 30 лет. Причем если загрузка окажется меньше ожидаемой, город обязан выплатить компенсацию – выручка и субсидия складываются в сумму так называемого минимального гарантированного дохода.Вот это Илону действительно и не снилось.
Вне сомнения, надежная широкополосная связь с подвижным составом позволит повысить комфорт и безопасность пассажиров, обеспечить широкополосный Wi-Fi в салоне, возможность вовремя информировать пассажиров о важных городских новостях, задержках по пути следования, в режиме онлайн внедрить видеонаблюдение за дорожной ситуацией и работой водителя с диспетчерского пункта.
И Чижик, это не Сапсан, в нем пардон муа люди едут в час пик кто на голове у кого то, а кто и между ног. Там гуглить надо чтобы вещи не вышли раньше тебя на остановку.
А про дорожную обстановку и задержках по пути следования вы узнаете легко по количеству ожидающих на остановке.
parapet
05.05.2022 13:50+2По моему дискуссия с самого начала сфокусировалась не на самом главном.
Все стали обсуждать насколько отечественное оборудование применяется в этом пилоте.
К слову сказать, компания ДОК выпускает 10Гб/с линки с 2014 года, и щеголять с ним в новостях 2022г - так себе идея.
Поэтому главное в этой статье, на мой взгляд другое. Инженерам компании удалось разработать и сопрячь алгоритмы обеспечивающие скоростную связь на подвижном объекте.
В этом трудность и сложность, в обеспечении надежной бесперебойной связи в условиях быстро меняющейся интерференционной обстановке,
в алгоритме переключения с одной БС на другую, в динамической маршрутизации наконец.
event1
05.05.2022 19:04Скажите, а какая ёмкость БС по абонентам? Текущая и проектная
sergbe Автор
05.05.2022 23:37БС и бортовой приемопередатчик трамвая работают в однопользовательском режиме, т.к. сейчас это полигон для обкатки технологии для железной дороги. В идеале 2 приемопередатчика с трамвая или поезда по 10 Гбит дадут 20 гбит/с. На практике удавалось получить 11 - 15 Гбит/с, это видно на видео к статье.
Цель - подавать трафик на Сапсан или иной скоростной поезд, которые идут строго по регламенту с опредленным временным интервалом и всегда между соседними базовыми станциями будет один Сапсан.
D1abloRUS
Да да..