Институтом «Сколтех» при поддержке Фонда НТИ разработана первая базовая станция мобильной связи стандарта 5G. Как сообщает ТАСС, ещё до конца года разработчики обещают выпустить до 100 единиц. Также подчёркивается, что отдельные дружественные России страны уже проявили интерес к разработке.

Источник изображения: Baatcheet Films/unsplash.com

Как заявили журналистам в пресс-службе фонда, трёхлетний проект создания первого производственного образца станции связи пятого поколения завершён успешно. Подчёркивается, что исполнителем работы стал «Сколтех», поддерживаемый Фондом НТИ. Известно, что разработка осуществлялась в рамках программы «Цифровая экономика» — последняя курируется Минцифры.

Базовая станция соответствует международным стандартам 3GPP и OpenRAN, поддерживаются ключевые сервисы в рамках технологии 5G. Как заявляют сами разработчики, станция «Сколтеха» сравнима по своим возможностям с современными зарубежными образцами, пиковая скорость составляет 1,4 Гбит/с. Станция способна работать в диапазоне 4,4-4,9 ГГц, хотя наиболее популярные частоты для 5G в мире находятся в диапазоне 3,4–3,8 ГГц, но в России его используют военные системы связи и передавать в гражданское пользование его по-прежнему не планируется. Тем не менее, указанный для российской базовой станции диапазон поддерживается многими смартфонами, включая iPhone 14, а в «Сколтехе» отмечают, что технические возможности обеспечивают экспортный потенциал разработки — уже есть интерес со стороны нескольких стран.

Как сообщают в Фонде НТИ, специально для реализации проекта был создан т.н. Лидирующий исследовательский центр, 39 месяцев создавался современный программно-аппаратный комплекс для сетей связи пятого поколения. По последним данным, бюджет проекта разработки составил 342 млн рублей, из них 300 млн выделило государство в виде гранта. Основными элементами отечественного решения стали образцы модулей, производство которых будет организовано в России промышленным партнёром проекта, а также программное обеспечение — станции будут выпускаться по заказу мобильных операторов и других заинтересованных сторон. Известно, что уже готова партия станций для создания пилотной сети, а до конца 2023 года будет выпущено 100 станций. Решение уже прошло тестирование с участием трёх операторов связи «большой четвёрки» в прошлом году — под контролем ассоциации «Открытые сетевые технологии». Уже ведутся переговоры о развёртывании пилотных зон на основе нового решения, их запуск должен состояться в 2023-2024 гг.

Как поясняет ТАСС, в Минцифры уже сообщали, что министерство намерено организовать пилотное тестирование отечественных станций связи 5G в городах-миллионниках, уже сегодня отдельные зоны с доступом к связи пятого поколения работают в экспериментальном режиме на небольших территориях.

Ещё в январе текущего года отечественные мобильные операторы заключили форвардные контракты на сумму 100 млрд рублей. До 2030 года должно быть поставлено около 75 тыс. базовых станций. При этом уже с 2028 года российские операторы связи должны будут закупать только отечественные решения.

Учёные из «Сколтеха» придумали оптический транзистор, переключаемый одним фотоном. Они получили патент на способ переключения одним единственным фотоном при комнатной температуре такого макроскопического состояния света, как поляритонный бозе-эйнштейновский конденсат. Конкурирующие разработки осуществимы либо при глубоко криогенных температурах, либо требуют для работы десятков или сотен тысяч фотонов. Реакция на один фотон — это предел технологии.

Сегодня главная проблема для оптических компьютеров — быстрых как скорость света и холодных как окружающая их среда — это невозможность непосредственного влияния светового сигнала на другой световой сигнал (модулирование, переключение и тому подобное). По крайней мере, это утверждение справедливо, если сравнивать фотоны с электронами.

Небольшое количество электронов в виде слабого тока способно переключить состояние транзистора и привести к усилению тока. Фотоны так не могут. Одиночный фотон и даже пучок фотонов не способны повлиять на оптический сигнал большей интенсивности, что сводит на нет тему энергоэффективности.

Представленный в 2019 году учёными «Сколтеха» и компании IBM оптический транзистор, работающий при комнатной температуре, для переключения состояния требовал от 10 до 100 тыс. фотонов. Но именно эта разработка стала базовой для новой технологии, которая позволила создать условия для переключения оптического «транзистора» всего лишь одним единственным фотоном.

По большому счёту, как признаются учёные, «детектирование неуловимого явления однофотонного переключения в нашем новом эксперименте стало возможным благодаря одновременному повышению чувствительности и устранению шума». На деле эксперимент строился на множестве теоретических и практических изысканий, чуть подробнее о которых можно узнать на сайте «Сколтеха» в соответствующем пресс-релизе.

Данная работа удостоилась публикации в журнале Nature. В перспективе она открывает путь к оптическим вычислениям и более быстрой электронике, которая также не будет страдать от тепловыделения. Это обеспечит как бурный рост производительности вычислителей, так и значительное сокращение потребления энергии. Остаётся вопрос, как скоро это произойдёт? Ответа на него пока нет.

«Сколтех» и подведомственный Минцифры Научно-исследовательский институт радио (ФГБУ НИИР) хотят выделить около 23 млрд руб. на исследования технологий для производства оборудования для сетей связи 5G Advanced/6G. Соответствующая инициатива утверждена правительственной «дорожной картой» «Современные и перспективные сети мобильной связи на период до 2030 года».

Источник изображения: Dylan Carr / unsplash.com

С уходом западных производителей телекоммуникационного оборудования в России возникла угроза «технологической ямы» в области мобильной связи. Поэтому приоритетной задачей считается разработка российских базовых станций стандартов 4G и 2G. Однако «Сколтех» и ФГБУ НИИР хотят изыскать 23 млрд руб. на фундаментальные и прикладные исследования технологий, необходимых для создания оборудования стандартов 5G Advanced/6G.

В аппарате вице-премьера Дмитрия Чернышенко присутствие проекта в правительственной дорожной карте подтвердили, но отметили, что источники и объёмы его финансирования пока не утверждены, пишет «Коммерсант». Предполагается также, что 50 % средств инициаторы должны будут изыскать самостоятельно, но неясно, откуда они возьмутся. Согласно документу, в период с 2023 по 2030 гг. участники проекта разработают до 1 тыс. прототипов оборудования и ПО для сетей 5G Advanced/6G. Для этого потребуется участие более чем тысячи специалистов, но такого кадрового резерва у авторов проекта тоже нет. Есть идея привлекать инженеров из дружественных государств и даже договорённость с китайскими специалистами.

Мобильные операторы, однако, восприняли идею скептически, поскольку в отношении перспективных стандартов мобильной связи до сих пор нет ответов на основополагающие вопросы: выделение частот и технические требования к оборудованию. Кроме того, сейчас имеет смысл бросить все ресурсы на разработку и производство оборудования стандартов 4G и 2G — возможно, с использованием открытой архитектуры OpenRAN и резервированием ресурсов под будущие стандарты связи.

История о возможном развитии в России сетей 6G получила продолжение. Ранее издание «Коммерсантъ» сообщало о совместном намерении Сколтеха и НИИ Радио (НИИР) развивать стандарт связи 6G. По данным РБК, ректор Сколтеха Александр Кулешов подчеркнул, что развитие связи шестого поколения 6G невозможно без появления в стране сетей 5G.

Источник изображения: Jeremy Bezanger/unsplash.com

Ранее «Коммерсантъ» сообщал со ссылкой на главу НИИР Олега Иванова, что проект предусматривает разработку «от уровня прототипов до постановки в производство». Также, по его словам, рассматриваются и вопросы, связанные с компонентной и нормативно-правовой базами, а также исследованием безопасности новых сетей связи. В «Ростехе» сообщали, что разработка стандарта связи нового поколения находится на начальной стадии, а пока «очерчены ожидания от стандарта». По словам ректора Кулешова, «перейти на 6G, минуя 5G, не получится. Просто потому, что в мобильной связи новое поколение — это инкрементальное технологическое улучшение существующего стандарта».

Как сообщал «Коммерсантъ», Сколтех и НИИ Радио могли до 2025 года получить из бюджета на исследования, связанные с 6G, более 30 млрд рублей. Издание подчёркивало, что формат 6G намеревались развивать «минуя стадию 5G», но конкретный источник подобных сведений не назывался.

По словам Кулешова, Сколтех не запрашивал 30 млрд руб. на проект. Впрочем, он сообщил, что институт делает «некоторые вещи в области фотоники, архитектурного решения, алгоритмов и кодирования, без которых совершенно точно 6G будет невозможен», и теперь перед ним стоят «исследовательские задачи по разработке ключевых компонентов базовой станции 6G».

Известно, что в начале текущего месяца Минфин США внёс в санкционные списки фонд «Сколково», Сколтех и технопарк «Сколково». Впрочем, по словам Александра Кулешова, это не отразится на разработках в области 5G и 6G. «Юридически мы потеряли достаточно много, но с практической точки зрения никакой беды нет. Доступ к новейшим технологиям, промышленному оборудованию нам закрыли не после начала специальной военной операции, на самом деле его не было все годы существования Российской Федерации», — подчеркнул ректор Сколтеха. Он сообщил, что для разработки стандарта 6G необходимо участвовать в работе международных групп, при этом доступ к участию в них ещё необходимо получить. Более того, «чтобы иметь голос в комитете по стандартам, нужно сначала посидеть в нём наблюдателем, а потом внести вклад в разработку, который примут», заключил он, при этом добавив, что фактически комитеты по стандартам являются «полем боя между гигантами» вроде Samsung, Huawei или Ericsson.

Источник изображения: Aaditya Ailawadhi

По словам главы НИИ Радио Олега Иванова, «никто никогда не озвучивал решение развивать 6G, минуя сети 5G. <...> Люди, близкие к телекому, понимают, что это просто нонсенс». Глава учреждения считает, что основной задачей разработанной совместно со Сколтехом дорожной карты является исследование радиочастотного спектра, применимого в технологии 6G, а также вопросов электромагнитной безопасности в устройствах для подобных сетей, и исследования должны начаться сейчас, иначе 6G в стране не будет «ни к 2030, ни к 2040 году».

Работы над 6G в мире пока только начались, а в России отсутствуют и коммерческие сети пятого поколения. В стране выделены частоты 4,8–4,99 ГГц и 27,1–27,5 ГГц, тогда как в мире наиболее распространён диапазон 3,4–3,8 ГГц, являющийся ориентиром для производителей телеком-оборудования и пользовательских устройств. Российским операторам в выделении данных частот отказано, поскольку они используются «Роскосмосом» и военными. Кроме того, операторы по закону должны будут строить сети на оборудовании российского производства, которое в стране пока отсутствует.

По словам Кулешова, разработкой оборудования 5G занимается и Сколтех — уже разработан опытный образец соответствующей базовой станции, а опытные испытания проведены в Москве и Санкт-Петербурге. Разработкой решений 5G занимается и «Ростех», уже представившая функциональный макет базовой станции 5G на российской электронно-компонентной базе. По данным РБК, первые поставки оборудования должны начаться с 2023 года, а серийное производство — в 2024.

«Сколтех» и НИИ радио (ФГБУ НИИР) намерены развивать отечественные сети связи новейшего поколения, не дожидаясь внедрения в стране стандарта 5G. Известно, что ведомства готовятся к совместной разработке и выпуску оборудования для 6G-сетей, до сих пор не имеющих коммерческого применения в мире.

Источник изображения: Kabiur Rahman Riyad/unsplash.com

Как сообщает «Коммерсантъ», генеральный директор НИИР Олег Иванов подтвердил новости, заявив, что проект предусматривает разработку «от уровня прототипов до постановки в производство». Рассматриваются и вопросы, связанные с компонентной и нормативно-правовой базами, а также исследованием безопасности новых сетей связи.

По данным издания, в «Ростехе» сообщили, что разработка стандарта связи нового поколения (6G/NET2030) пока находится на начальной стадии, сегодня «очерчены ожидания от стандарта». Между тем, Международный союз электросвязи (МСЭ) начал говорить о перспективах 6G ещё в 2018 году. Ожидается, что «ключевыми сценариями» будет голографическая связь (телефон, мультимедиа, вещание) и связь с чрезвычайно быстрой реакцией в критических ситуациях, а скорость передачи данных превысит 1 Тбит/с. При этом предполагается, что 6G будет работать в диапазонах частот от 95 ГГц до 3 ТГц, который пока не изучен ни с точки зрения качества передачи данных, ни безопасности для пользователей.

По имеющимся сведениям, вице-премьер России Дмитрий Чернышенко поручил Минцифры, Минобрнауки и Минфину до 1 августа заложить в бюджет на три последующих года средства для поддержки НИОКР в сфере 6G-коммуникаций. По сведениям источника издания, создание оборудования планируется уже к 2025 году, причём «Сколтех» и НИИ требуется на работы порядка 30 млрд рублей из государственного бюджета. При этом сам Иванов заявляет, что о деталях проекта и финансировании говорить рано.

В рамках нового проекта в «Сколтехе» и НИИР предлагают изменить разработанную «Ростехом» в 2020 году «дорожную карту», предусматривавшую развитие сетей 5G. При этом в самом «Ростехе» тоже предлагали изменения, но речь шла не о развитии 5G и 6G, а о фокусе на поддержке сетей текущего поколения — LTE.

Известно, что крупнейшие мобильные операторы уже тестируют сети, использующие оборудование поколения 5G, но её коммерческого применения в значимых масштабах пока не предусмотрено. Ранее операторы уже просили о выделении под связь пятого поколения частот 3,4–3,8 ГГц, уже используемых Минобороны и другими государственными ведомствами. Впрочем, по данным «Коммерсанта», некоторые операторы уверены, что сегодня сети 4G полностью удовлетворяют запросам клиентов, поэтому пользователи практически не заметят переход на использование сетей пятого поколения, не говоря уже о 6G.

Учёные из «Сколтеха» и МГУ установили механизмы хранения заряда в недавно открытом материале тетрааминобензоле никеля (NiBTA). Этот новый анодный материал может справиться с высокими токовыми нагрузками и обладает высокой энергоёмкостью, что найдёт применение, прежде всего, в аккумуляторах с быстрой зарядкой. До сих пор исследователи не имели чёткой картины происходящих в NiBTA процессов, но работа российских физиков закрыла этот вопрос.

Источник изображения: «Сколтех»

Работа российских учёных удостоилась публикации в журнале Chemical Science. В перспективе исследование поможет проложить курс к созданию передовых аккумуляторов с высокой скоростью заряда. Такие аккумуляторы нужны для множества применений, включая электромобили, для владельцев которых «остро стоят риски несвоевременного разряда машин в дороге», как сказано в пресс-релизе «Сколтеха».

Анодные материалы современных аккумуляторов либо не подходят для надёжной работы в условиях быстрого заряда, либо дают невысокую энергоёмкость. Это повод искать новые материалы, одним из которых может стать координационный полимер на основе никеля и тетрааминобензола. С NiBTA работали многие группы учёных, но однозначного вывода о поведении этого материала никто сделать не смог, поскольку данные были слишком неоднозначными.

В новой работе учёные из «Сколтеха» скомбинировали передовые методы, чтобы получить представление о поведении NiBTA в литиевых, натриевых и калиевых аккумуляторах.

«Красота этой работы в том, что в ней сведены воедино разнообразные методики, как экспериментальные, так и теоретические, — рассказывает первый автор работы профессор Сколтеха Роман Капаев. — Это помогло получить достоверные результаты, так как каждый метод позволяет увидеть лишь часть картины. Среди прочего мы использовали рентгеновскую дифракцию и спектроскопию комбинационного рассеяния в режимах operando, что позволило в деталях проследить за структурными изменениями внутри аккумуляторов. Мы первые, кто применил такой скрупулёзный подход к этому классу соединений. Эта работа проливает свет на электрохимию координационных полимеров, которые могут быть полезными для множества приложений».