Состояние, проблемы и перспективы профессиональной радиосвязи в России

Несмотря на то, что до настоящего времени  в России продолжают   эксплуатироваться устаревшие  сети профессиональной радиосвязи первого поколения (аналоговые) и второго поколения (узкополосные цифровые транкинговые сети), на смену им приходят новые технологии, способные удовлетворить спрос на современные услуги и вывести профессиональную связь на новый уровень.

---

Термин «профессиональная мобильная радиосвязь» (ПМР) происходит от английского Professional mobile radio (PMR), традиционно обозначающего системы двусторонней голосовой радиосвязи, не первый десяток лет используемые различными государственными службами – в первую очередь, службами общественной безопасности, — а также корпоративными пользователями по всему миру. Системы PMR в различных публикациях также называются private mobile radio (в Великобритании) и land mobile radio (в США).

Сети профессиональной связи, отличаясь от сетей общего пользования, в первую очередь, по своему назначению – обеспечению жизнедеятельности, незаменимы в тех случаях, когда речь идет о жизни и здоровье людей, безопасности инфраструктуры сетей связи. Поэтому данные сети сооружаются отдельно от сетей общего пользования, работают в специально выделенных частотных диапазонах, располагают собственными базовыми станциями, каналами связи, коммутационными центрами. В сетях профессиональной радиосвязи используется специальное абонентское оборудование (радиостанции и промышленные радиомодемы в различных исполнениях), поддерживающее специальные функции и услуг связи (групповой вызов, запись переговоров и маршрутов перемещений сотрудников, удаленное прослушивание окружения, диспетчерское управление вызовами и группами и др.).

Среди специальных требований, предъявляемым к сетям профессиональной связи:

• защита от несанкционированного доступа и отключения извне;
• гарантированно устойчивая голосовая связь при любых обстоятельствах;
• гарантированная передача данных с малыми задержками;
• полный комплект отечественного оборудования.

Основными пользователями сетей профессиональной радиосвязи в разных странах мира традиционно являются:

• различные государственные службы и службы общественной безопасности, такие как полиция, национальная гвардия, служба спасения, пожарная служба, скорая медицинская помощь, таможенная служба;
• предприятия сектора public utility: энергетические компании, распределительные сети, транпортные компании, службы природоохраны и природопользования, предприятия жилищно-коммунального хозяйства и пр.;
• предприятия в других секторах экономики (industry & commerce): разведка, добыча и транспортировка полезных ископаемых, химическая промышленность, охранные предприятия, логистические компании и пр.

Эволюция и перспективы технологий профессиональной связи

Как в России, так и по всему миру, подавляющее большинство ведомственных и корпоративных заказчиков для решения своих задач сегодня используют выделенные сети с очаговым покрытием (чаще всего в пределах одного промышленного объекта), построенные на базе технологий профессиональной связи первого и второго поколений. Исключение составляют национальные сети профессиональной радиосвязи в США и Южной Корее, решения по выделению частотного ресурса и финансирования сооружения которых было принято на государственном уровне. В частности, в США сегодня успешно функционирует сеть FirstNet, располагающая выделенной полосой частот 20 МГц в диапазоне 700 МГц. За обслуживание FirstNet, предоставляющей услуги экстренным службам и служб общественной безопасности на условиях подписки, отвечает оператор AT&T, разместивший на своих площадках в том числе и выделенное катастрофо-устойчивое ядро FirstNet. Зона обслуживания сети обеспечивает покрытие территории, где проживает 99% населения США. FirstNet обслуживает 14 тыс. клиентов / 1,7 млн. пользователей, а совокупные инвестиции в ее построение, развитие и обслуживание составили $46 млрд.

Первое поколение систем профессиональной радиосвязи (рис. 1) – системы аналоговой транкинговой связи, характеризующиеся малой емкостью, незащищенностью от помех, прослушивания и несанкционированного доступа к сети, высоким уровнем излучения абонентских терминалов, не предполагавших использование в целях передачи данных, интеграции с другими системами связи. Эксплуатация сетей массового обслуживания первого поколения была прекращена в начале 2000-х годов, однако российскими профессиональными пользователями аналоговые системы связи активно используются и сегодня.

В США одним из ранних проектов модернизации аналоговых систем транкинговой связи и перехода к цифровым технологиям связи стал проект APCO P-25, стартовавший в 1989 году. Повышенная мощность радиостанций, устойчивость к интерференции, совместимость с аналоговыми системами связи, большая зона охвата базовых станций — все это характерные черты P25, допускающие возможность использования как в городах с высотной застройкой и высокой плотностью абонентов, так и в сельской местности, в районах со сложным рельефом, в местах, где уже функционируют аналоговые системы связи. APCO P-25 — это узкополосная система цифровой радиосвязи, используемая сегодня преимущественно сотрудниками силовых ведомств и не получившая распространения на рынке систем для построения выделенных корпоративных сетей связи. К положительным качествам сетей APCO25 следует отнести поддержку приложений, ориентированных на профессиональных пользователей: режим DMO, групповые вызовы, организация групп, скрытое прослушивание, возможность прерывания связи и блокировки абонентских терминалов со стороны диспетчера, широковещательные сообщения, шифрование и 2 уровня приоритетности. Главными недостатками P25 остается низкая скорость передачи данных (не более 7.2 кбит/с), слабая защищенность к перехвату сообщений и высокая энергетическая загрязненность спектра.

TETRA — открытый стандарт цифровой транкинговой связи, разработанный европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI) для замены морально устаревшего аналогового стандарта транкинговой связи MPT 1327. Первая версия стандарта была опубликована в 1995 году. Как европейская версия «цифровизации» транкинговой радиосвязи стандарт получил распространение преимущественно в Европе. Он используется крупными государственными и корпоративными заказчиками в качестве системы для построения критически важной инфраструктуры связи. Отвечает требованиям надежности и безопасности, но также является узкополосным (скорость передачи данных при полосе 25 КГц — до 40 Кбит / сек.) и не позволяет реализовать устойчивую передачу данных и мультимедийные сервисы. Российские ведомственные сети TETRA разрознены, покрытие – локальное, роуминг между сетями не поддерживается.

Проект DMR возник в 2003 году в условиях довольно заметных достижений в области цифровых технологий сотовой связи, когда уже полностью были разработаны и реализованы сотовые сети второго поколения (GSM) и возникли предпосылки для перехода к поколению сетей 3G (UMTS). Главной целью, стоявшей перед разработчиками DMR было создание бюджетного решения, обеспечивающего корпоративным клиентам миграцию от аналоговых к цифровым системам с минимальными затратами. Поэтому все технологические преимущества цифровых методов связи и обработки сигналов, за исключением введения режимов дуплексной речевой связи и GPS позиционирования, остались на том же уровне, что и в APCO-25. Для подобия сотовым сетям, в стандарт DMR были включены технологии подключения ретрансляторного оборудования к базовой станции, получившие название IP Site Connect. Максимальное число ретрансляторов, подключаемых к БС через интернет, ограничено значением 15. Это позволило обеспечить отдаленное подобие сотового покрытия для локальных зон, охвата связью абонентских групп, расположенных в различных зданиях. Скорость цифрового обмена осталась чрезвычайно низкой, в реальных условиях не превышает 2 кбит/с. Последнее обстоятельство фактически ограничивает перечень услуг цифрового обмена передачей SMS, координат и определения номеров вызывающих абонентов.

Ежегодно аудитория потенциальных пользователей профессиональной радиосвязи расширяется, появляются совершенно новые рыночные ниши. Особую важность в последние несколько лет приобрел быстрорастущий и перспективный сегмент critical data и промышленного интернета вещей (Industrial Internet of Things, IIoT), предъявляющий особые требования к надежности используемых технологий связи, низким задержкам и гарантиям передачи критически важных данных.

Оценка объема и потенциала рынка профессиональной радиосвязи и критических коммуникаций

Рынок профессиональной радиосвязи является одним из наиболее информационно закрытых как в России, так и во всем мире. Есть ряд причин, по которым в широком доступе отсутствуют данные по применяемым технологиям, численности пользователей, динамике развития сетей для профессиональных пользователей. С одной стороны, это принятая на данном рынке модель построения выделенных / технологических ведомственных и корпоративных сетей. С другой стороны, специальные и корпоративные пользователи не любят афишировать детали своей деятельности, неотъемлемой частью которой является обеспечение сотрудников связью.

Необходимо отметить, что рынок услуг PMR тесно связан с сегментом корпоративной мобильной связи, поскольку для коммуникаций между одними и теми же сотрудниками ведомств и корпораций могут в различных обстоятельствах использоваться как публичные сети мобильной связи, так и средства «спецсвязи», соответственно динамические показатели данного сегмента коррелируют с динамикой рынка профессиональной радиосвязи.

По данным исследования «ТМТ Консалтинг», объем российского рынка телекоммуникаций в 2019 году достиг 1,73 трлн руб.  Темпы роста доходов составили 2,1%, что оказалось ниже показателей двух предыдущих лет.

При условии, что динамика развития IoT рынка в России будет соответствовать общемировой – на уровне 25% среднегодового прироста, — можно ожидать, что с учетом развития сегмента critical data / промышленного интернета вещей, общее число подключенных IoT /m2m устройств к 2025 году в России достигнет 90-100 млн.  Опираясь на прогнозируемую аналитиками Ericsson долю широкополосных / critical подключений, можно предположить, что число устройств промышленного интернета вещей к 2025 году в России может составить до 40-45 млн.

Как было отмечено выше, динамика расширения b2b / b2g сегментов российского телекоммуникационного рынка на протяжении последних лет существенно превосходила среднерыночные показатели, составлявшие единицы процентов, т.е. на уровне роста ВВП. Прогноз роста числа корпоративных пользователей мобильной связи (млн. подписок), сформированный исследовательской компанией AC&M в 2014 году (рис. 2), подтверждается выводами по данному сегменту рынка, сделанными аналитиками этой же компании в 2019 году. Согласно их оценке, в 2018 г. Доходы от услуг мобильной связи в сегменте b2b росли в пять раз быстрее, чем весь рынок. Корпоративный сегмент расширяется на 5-10% год к году по количеству используемых активных SIM-карт и демонстрирует двузначный рост выручки (не менее 15% год к году).

Аналитики компании МТС в годовом отчете компании за 2019 год также прогнозируют, что российский рынок B2B‑сервисов будет стабильно расти более чем 20% в год за счет того, что многие компании выходят на новый цикл автоматизации внутренних бизнес-процессов. Немаловажную роль играет и повсеместный перевод сотрудников на удаленную форму работы.

Согласно аналитическим отчетам «Оценка потенциала развития услуг на сетях профессиональной мобильной радиосвязи в корпоративном / государственном сегменте», подготовленным компаний Json & Partners в сентябре 2015 года общее число базовых станций транкинговой связи в 2015 годах составляло более 6,3 тысяч (рис. 3), а среднегодовой темп прироста – порядка 8%.

При этом по их же оценке, сделанной на основе анализа публичных проектов и отрытых источников, по состоянию на 2014 год общее число пользователей специальной радиосвязи в России составляло порядка 1 млн. Средние ежегодные темпы роста абонентской базы цифровых ПМР в 2015-2020 гг. прогнозировались на уровне 15-18%.

На основании вышеприведенных прогнозов и данных исследования Json & Partners 2015 года, можно предположить, что среднегодовые темпы прироста числа пользователей профессиональной радиосвязи в России – стране, основу экономики которой составляют государственные и крупные частные предприятия и организации, — находятся на уроне не менее 12% в год, а общая численность «традиционно видимой» аналитиками части рынка профессиональной радиосвязи к 2025 году составит не менее 3,5 млн. пользователей. При этом число базовых станций транкинговой связи в ведомственных и корпоративных технологических сетях при среднегодовом темпе расширения сетей на уровне 8-10% достигнет 13-16 тысяч.

Сопоставляя фрагментарные данные о числе используемых в России средств профессиональной связи (так, например, по данным из открытых источников, основной парк радиостанций МВД в 2006 году составлял более 600 тыс. единиц) с общей численностью работников государственных ведомств и предприятий — потенциальных пользователей ПМР услуг (МВД, Росгвардия, МЧС, ФСИН, ФСО, ФСПП, Минздрав, Минприроды, различные службы ведомственной и вневедомственной охраны, энергетические компании, распределительные сети, операторы и перевозчики железных и автодорог, метро, вокзалы, аэропорты, морские и речные порты, предприятия ЖКХ, разведка, добыча и транспортировка полезных ископаемых, обрабатывающая промышленность, службы инкассации, логистические компании, строительные компании и пр.), можно сделать вывод о том, что потенциал голосового ПМР-рынка в России, как выделенных сетей, так и услуг профессиональной связи на условиях подписки составляет в 5-ти летней перспективе не менее 10 млн. пользователей.

Проблемы рынка систем профессиональной радиосвязи

Часть эксплуатируемых сетей профессиональной радиосвязи сегодня способны гарантировать требуемый уровень надежности/доступности сети связи, а в определенных обстоятельствах и катастрофоустойчивости системы связи. Однако выделенные сети, построенные на основе подобных технологий, обладают ограниченным/очаговым покрытием, незначительной емкостью и довольно узким набором голосовых сервисов транкинговой радиосвязи, не поддерживая сервисы передачи данных. Публичные же сети мобильной связи, значительно превосходя выделенные по зоне обслуживания, емкости и набору услуг, не могут обеспечить профессиональным пользователям гарантированный уровень доступности сервисов голосовой связи/услуг передачи данных (ПД), а также необходимый уровень конфиденциальности. Режим транкинговой радиосвязи может быть реализован в них лишь посредством облачных OTT-сервисов, В результате ведомства и корпорации вынуждены предусматривать в своих бюджетах затраты на несколько видов мобильной/беспроводной связи, не имея возможности получить весь набор необходимых им сервисов в рамках одной технологии.

Нельзя не учитывать и исключительную консервативность корпоративных и ведомственных пользователей, продиктованную значительными сроками внедрения любой новой технологии в крупной структуре и существенными инвестиционными барьерами, связанными с переходом всех структурных подразделений с одной технологии связи на другую. Анализируя материалы конференций «Профессиональная мобильная радиосвязь, спутниковая связь и навигация», проводимых ежегодно компанией Infor-media Russia с приглашением ведущих российских экспертов и представителей крупнейших заказчиков, можно сделать вывод о том, что более 70% в мире и не менее 85% PMR-пользователей в России до сегодняшнего дня используют аналоговую УКВ радиосвязь, а жизненный цикл систем связи составляет 10–15 лет.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что ключевыми вызовами рассматриваемого рынка профессиональной радиосвязи на сегодняшний день в России являются:

Давно назревшая необходимость модернизации устаревших сетей корпоративной и ведомственной связи:

• государственные ведомства и крупные корпоративные клиенты продолжают эксплуатировать разрозненные (зачастую, покрывающие одну и ту же территорию, географическую область), узкоспециализированные выделенные сети с очаговым покрытием (несколько технологических сетей в различных стандартах связи на одном предприятии; каждое из государственных ведомств эксплуатирует свою закрытую сеть связи, не совместимую с другими сетями, что не позволяет обеспечить оперативную координацию работы различных служб, особенно в условиях чрезвычайных ситуаций);
• критически важная инфраструктура связи морально и физически устарела;
• профессиональные пользователи вынуждены использовать не отвечающие требованиям безопасности и надежности сети мобильной связи для реализации сервисов передачи данных и телеметрии, голосовых вызовов на городские и мобильные телефоны, поскольку устаревшие сети профессиональной связи не поддерживают данные услуги.

Наличие существенных финансовых барьеров, связанных с модернизацией эксплуатируемых сетей профессиональной связи в рамках сложившейся парадигмы – российская экономика переживает непростые времена, модернизация (полная замена оборудования) большого числа разрозненных корпоративных и ведомственных сетей является непосильной финансовой задачей.

Технологический вакуум на рынке оборудования для построения широкополосных профессиональных сетей радиосвязи

Предлагаемое западными и азиатскими вендорами, а также российскими производителями оборудование DMR и TETRA морально устарело и не позволяет реализовать так необходимые сегодня профессиональным пользователям сервисы высокоскоростной передачи данных и телеметрии класса critical.

Все предлагаемые решения в области критических коммуникаций спроектированы и выпускаются на базе патентов, микроэлементной базы (ЧИПов) и программного обеспечения (микропрограммы и операционные системы), принадлежащих западным вендорам, а, следовательно, априори не отвечающих требованиям безопасности, предъявляемых к объектам российской критической инфраструктуры. Мировой рынок данных технологий (Big Data, клиентских и телеком-платформ) является, фактически монопольным, на нем доминируют несколько американских вендоров, владеющих ключевыми патентами и технологическими ноу-хау.

Единственным выходом из сложившейся ситуации представляется реализация стратегии формирования в России полного индустриального цикла / экосистемы профессиональной радиосвязи, включающей в себя:

• разработку и дальнейшее развитие 100% независимого от западных вендоров современного, перспективного стандарта профессиональной радиосвязи, позволяющего решить все задачи, стоящие перед ведомственными и корпоративными пользователями в обозримой перспективе;
• разработку и производство на российских предприятиях базовых микроэлектронных компонентов (ЧИПов) и микропрограмм, необходимых для производства телекоммуникационного оборудования в российском стандарте профессиональной радиосвязи;
• разработку и производство на российских предприятиях сетевого и абонентского оборудования российского стандарта;
• отказ от изжившей себя модели изолированных ведомственных и корпоративных сетей профессиональной связи и переход к многократно более эффективной операторской модели предоставления услуг профессиональной радиосвязи на единой национальной сети, сооруженной специально для профессиональных пользователей и отделенной от сетей массового обслуживания.

Речь должна идти о полностью российской системе критически важных коммуникаций с доверенным и защищенным российским оборудованием (российский стандарт, ЧИП, ПО, сетевое и абонентское оборудование). Помимо очевидных выгод, связанных с независимостью от иностранных вендоров, данная стратегия позволяет сэкономить гигантские средства на сооружении опорной сети базовых станций, предоставляя различным ведомствам и корпоративным клиентам покрытие сети по всей России с возможность перемещаться со своим терминалом профессиональной связи не только по территории предприятия, но и по всему региону / стране.

Конфиденциальность данных, передаваемых на единой сети в рамках одного ведомства / предприятия может быть обеспечена как в рамках программного разделения пользователей на различные, изолированные друг от друга группы, так и на физическом уровне посредством создания отдельного, полностью независимого ядра (набора системных серверов), размещенного на территории предприятия и подключенного к опорной сети связи.

Принципиальным преимуществом данного подхода является также простота реализации единых диспетчерского центра, позволяющего координировать работу различных служб, создавать и управлять оперативными межведомственными группами, что особенно важно при работе в режиме чрезвычайных ситуаций.

МАКВИЛ – перспективная российская технология широкополосной профессиональной радиосвязи

С 2012 года Группа компаний НИРИТ-СИНВЭЙ Телеком Технолоджи (НСТТ) в рамках частной инициативы планомерно движется по пути реализации описанной выше стратегии формирования российского индустриальной экосистемы профессиональной радиосвязи. Выбранная технология профессиональной радиосвязи МАКВИЛ является единственной коммерчески зрелой современной технологией, разработанной специально для сооружения критически важной инфраструктуры связи.

МАКВИЛ является единственной технологией широкополосной профессиональной радиосвязи, не имеющей аналогов в мире, обеспечивающей предоставление на единой сети услуг традиционной транкинговой связи, современных сервисов высокоскоростной передачи данных, позиционирования и диспетчеризации, и готовой предложить полный спектр сетевого оборудования для построения сети и абонентского оборудования для пользования услугами. МАКВИЛ рекомендован Международным союзом электросвязи (ITU-R M.1801-2). В 2018 году МАКВИЛ принят, как национальный стандарт РФ – ГОСТ Р 58166-2018.

МАКВИЛ значительно превосходит, как на уровне спецификаций, так и на уровне характеристик производимого сетевого и абонентского оборудования другие используемые в России технологии профессиональной радиосвязи по целому ряду параметров, в том числе:

• широкой полосе радиоканала (до 5 МГц);
• доступной абонентам скорости обмена данных (до 15 Мбит /сек.), полноценному использованию интернет-ресурсов, услугам передачи видео и организации видеоконференций;
• защищенности от прослушивания и несанкционированного подключения к сети;
• устойчивости соединения при перемещении абонента из соты в соту за счет использования многолучевых адаптивных антенн и «мягкого» хэндовера, и как следствие, реализации высокоскоростной передачи данных в движении на скоростях до 200 км/ч;
• низкой мощности излучения абонентской радиостанции и более продолжительному времени работы без подзарядки аккумуляторной батареи;
  высокому качеству передачи речи;
• исключительно малым задержкам при передаче IP-пакетов (до 26 мс.), позволяющим эффективно реализовывать решения беспроводной телеметрии (m2m, IoT), в том числе класса «critical»;
• наличию приоритетов и гарантий доступа к сети для выделенных групп абонентов.

Необходимо отметить, что ни одна из широко используемых сегодня в России публичных технологий радиодоступа (Wi-Max, Wi-Fi, LTE и пр.) не располагает:

• доверенным, производимым на территории России чипом;
• защищенным от взлома и вторжения с эфира радиоинтерфейсом.

Алгоритмы защиты информации А5/А8 радиоинтерфейса (GSM / LTE / TETRA) повсеместно известны, внесены в перечень стандартов NATO и подверглись массовой проработке специализирующимися на взломе лабораториями и аналитическими группами, в результате чего были выявлены уязвимые места. Оригинальная встроенная система аутентификации и динамического распределения ключей шифрования. Алгоритмы МАКВИЛ являются «закрытыми», их уязвимые места не выявлены, вскрыть их чрезвычайно сложно, даже для специалистов, снабженных сверхмощной вычислительной техникой.

Уникальная гибкость и масштабируемость МАКВИЛ позволяет построить выделенную сеть профессиональной радиосвязи в любом регионе, за счет использования различных частотных диапазонов (300/400/1800 МГц), и любой полосе частот (1-2-3-4-5 МГц). Спектральная эффективность МАКВИЛ и скорость передачи данных соответствует современным стандартам радиосвязи четвертого поколения 4G. МАКВИЛ использует новейшие методы кодирования и защиты информации.

В 2011 году технологический партнер проекта – китайская Xinwei Group, владея исключительными международными правами на технологию МАКВИЛ, заключила с НСТТ соглашение о 100% локализации данной технологии в РФ. До сегодняшнего дня данное соглашение является беспрецедентным случаем и уникальным историческим фактом в отношениях между Россией и Китаем. На сегодняшний день на российских предприятиях уже налажен выпуск модемов, носимых и возимых радиостанций, антенных систем и базовых станций МАКВИЛ, ведется разработка российского программного обеспечения. К 2024 году планируется подготовить к производству полностью российский чип для профессиональной широкополосной радиосвязи.

Важнейшим достижением Проекта, безусловно, является построение фрагментов первой в истории России всероссийская сети профессиональной радиосвязи МАКВИЛ, отделенной от сетей общего пользования и уже сегодня оказывающая услуги профессиональной радиосвязи (как critical voice, так и critical data) корпоративным и государственным заказчикам на условиях подписки.

Выводы

Российский рынок профессиональной радиосвязи и критически коммуникаций находится на пороге нового витка его развития – на смену морально и технически устаревшим сетям первого и второго поколения приходят новые технологии, способные удовлетворить спрос на современные услуги critical voice и critical data и обеспечить рост данного сегмента рынка до 50-55 миллионов подключений. Технология МАКВИЛ представляет собой перспективную российскую, независимую от западных вендоров технологическую платформу критически важных коммуникаций, а операторские сети МАКВИЛ уже сегодня способны не только обеспечить техническое перевооружение  ведомственных и корпоративных пользователей транкинговой связи, но и дать толчок развитию в России нового технологического уклада промышленного интернета вещей.

Статья предоставлена ООО «НСТТ» по материалам журнала «Электросвязь» № 6 июнь 2021 г. С. 14-24, с согласия авторов  Шорина О.А и Каспари Р.Ю. «Российский рынок профессиональной радиосвязи и критически важных коммуникаций: состояние, проблемы, перспективы».

О компании

ООО «НИРИТ-СИНВЭЙ Телеком Технолоджи» (ООО «НСТТ») – российско-китайская компания, созданная в 2012 году для построения общероссийской сети профессиональной беспроводной связи на основе широкополосной мультимедийной 4G-системы транкинговой радиосвязи МАКВИЛ.

Компания представлена на телекоммуникационном рынке холдинговым предприятием и дочерними предприятиями – операторами связи ООО «Юнисел», ООО «Белитон», ООО «КватроПлюс», ООО «Лардекс» и ООО «БИТ-Центр», строящими свои сети по всей территории России.