14.574.21.0058

Резюме проекта, выполняемого

в рамках ФЦП

«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-

технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы»

по этапу № 4

 

Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.574.21.0058

Тема: «Повышение эффективности систем широкополосного доступа к мультимедийным услугам, работающих по технологии Radio-over-Fiber (RoF), на основе совершенствования элементов и устройств физического уровня»

Приоритетное направление: Информационно-телекоммуникационные системы (ИТ)

Критическая технология: Технологии информационных, управляющих, навигационных систем

Период выполнения: 30.06.2014 - 31.12.2016

Получатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"

Индустриальный партнер: Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Полигон"

Ключевые слова: Распределительные волоконно-эфирные системы связи, системы широкополосной передачи, пикосотовые структуры, удаленное гетеродинирование, фрактальная антенна, мультиплексирование с разделением по длине волны, хроматическая дисперсия, поляризационная модовая дисперсия, квазисолитоновый режим передачи, многолучевая интерференция

 

  1. 1. Цель проекта

    а) Формулировка задачи/проблемы, на решение которой направлен реализованный (реализуемый) проект.
    1) Реализуемый проект на 4 этапе направлен на решение вопросов, связанных с экспериментальными исследованиями поставленных задач.
    б) Формулировка цели реализованного (реализуемого) проекта; конечного продукта, созданного (создаваемого) с использованием результатов, полученных при выполнении проекта; места и роли проекта и его результатов в решении задачи/проблемы.
    1) Разработка комплекса научных и научно-технических решений, направленных на повышение эффективности систем, относящихся к информационной технологии RoF, (в том числе частично к радиотехнологии и волоконно-оптической технологии), широкополосного доступа (ШПД) к мультимедийным услугам, на основе совершенствования элементов и устройств физического уровня (увеличение полосы пропускания беспроводного канала связи, повышение эффективности использования спектра отведенных частот, увеличение дальности безрегенерационной передачи по оптоволокну).
    2) Предметом научного исследования являются элементы физического уровня системы ШПД (технологии RoF). Разрабатываемые элементы физического уровня используются в составе экспериментального стенда (ЭС) «Радио по оптоволокну» в качестве экспериментального образца (ЭО) фрактальных антенных излучающих систем (ЭО-ФАИС) и макетов устройств (волоконно-оптического разветвителя/переключателя) с функциями чирпирования и усиления оптического излучения (М–УЧОИ), выполняющего чирпирование оптического сигнала, что позволяет одновременно с функциями сетевого управления (разветвления) усиливать сигнал и выполнять для него положительное чирпирование действием интерференции.

  2. 2. Основные результаты проекта

    Разработан метод поддержания положительного чирпирования и технических принципов построения конструкций УЧОИ.
    Разработан комплект ПрД на ЭС-RoF. Разработан комплект Программной документации (ПрД) на ЭО ФАИС. Разработан ЭС «Радио по оптоволокну» (ЭС-RoF), содержащий программный комплекс (ПрК) из двух программных модулей (ПрМ1 и ПрМ2).
    Разработано не менее 10 ЭО ФАИС. Разработано ОНТД «Программы и методики экспериментальных исследований ЭО» (ПМЭИ).ьРазработан методологический подход к построению мультисервисного волоконно-оптического сегмента, использующий положительно чирпированный сигнал, обеспечивающий удовлетворительную по QoS-показателям передачу асинхронного протокола. Разработана схема подключения компонентов сегмента полностью оптической сети. Разработано не менее 20 макетов УЧОИ (10 разветвителей с функциями чирпирования и усиления и 10 переключателей оптических сигналов с функциями чирпирования и усиления). Изготовлен комплект научно-методических документов на ФАИС. Подготовлены документы на получение патентов и свидетельств на разрабатываемые УЧОИ включая оплату государственных пошлин при подаче заявки на охранный документ. Изготовлен комплект научно-методических документов на УЧОИ. Выполнены работы по организации и проведению семинара по теме ПНИ. Закуплено контрольно-измерительное оборудование, предназначенное для анализа работоспособности ЭО ФАИС и макетов УЧОИ. Разработаны требования к конструкции УЧОИ протяженного и интерференционного типа. Разработано 10 ЭО ФАИС, приведены результаты работы ПрМ2, входные и выходные файлы конфигураций, диаграммы направленности. Разработана ОНТД «Программа и методика экспериментальных исследований ЭО» (ПМЭИ), позволяющий поэтапно провести экспериментальные исследования ЭО и макетов на ЭС, для проверки всех технических характеристик. Разработаны схемы подключения компонентов сегмента полностью оптической сети с применением технологии RoF. Разработано 20 макетов УЧОИ (10 разветвителей с функциями чирпирования и усиления и 10 переключателей оптических сигналов с функциями чирпирования и усиления). Описаны функциональные принципы построения макетов УЧОИ, проведены расчеты показателя преломления смесителя, выполнены эскизы макетов УЧОИ интерференционного типа и эскизы макетов УЧОИ с функциями переключения и разветвления оптических сигналов, сформированы требования к конструкции УЧОИ и к материалу изготовления. По пункту 4.1 плана-графика научная новизна метода поддержания положительного чирпирования и технических принципов построения конструкций УЧОИ заключается в минимизации искажений сигналов, что обеспечивает заданную информационную емкость и дальность радиолинии СШП. По пункту 4.7 плана-графика научная новизна методологического подхода к построению мультисервисного волоконно-оптического сегмента, использующего положительно чирпированный сигнал, обеспечивающий удовлетворительную по QoS-показателям передачу асинхронного протокола заключается в то что, разработанные сегменты могут обеспечивать как симплексную, так и дуплексную передачу, строиться с применением ненаправленной, а также направленно-управляемой диаграммы направленности излучателей RoF. По пункту 4.8 плана-графика научная новизна схемы подключения компонентов сегмента полностью оптической сети, заключается в компенсации искажений сигналов, приобретаемых в ОВ RoF, и управлении радиоизлучающими элементами. Оценка соответствия полученных результатов при разработке отчета о ПНИ соответствует техническим требованиям. Заявленные исследования направлены на совершенствование физического уровня систем связи данной категории. А именно – применение оптимальных по форме импульсов позволит в большей степени использовать «площадь» спектра, разрешённого установленной маской, а значит – увеличить длину радиолинии. Кроме того, при проведении моделирования принимается в расчёт не маска FCC, а ГКРЧ, что позволит ориентировать оборудование на использование в России. Совершенствование оптоволоконных соединений RoF позволит увеличить их дальность с сохранением качества передачи (что весьма актуально для России при обслуживании загородных районов, в том числе удалённых корпоративных абонентов). А если учесть, что оптоволоконная линия RoF предназначена не только для передачи (трансляции) сигналов, но и для их преобразования – как под спектральную маску (в данном случае ГКРЧ), так и для решения задач уровня канала/сети (т.е. уровней выше физического по модели ВОС) с целью переноса указанных функций из электронной части в оптическую, то разрабатываемое оборудование ожидается также весьма компактным, и что не менее важно - более функциональным, что в конечном итоге позволит расширить количество предоставляемых абоненту сервисов и сделает его более привлекательным на телекоммуникационном рынке.

  3. 3. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки

    Полезная модель, патент № 160080 от 20.10.2015 г. "Фрактальное антенное устройство", РФ.
    Полезная модель, заявка № 2016103991/28 от 08.02.2016 г. "Устройство для разветвления и чирпирования оптических сигналов", РФ.

  4. 4. Назначение и область применения результатов проекта

    Промышленность и социальная сфера: производство средств связи, систем мониторинга; новая услуга беспроводного доступа к мультимедийным услугам; системы телерадиоуправления технологическими процессами; атомная, нефтехимическая и тяжелая промышленность. В научной области – интеграция радио и оптических систем связи, изучение и разработка новых материалов для СВЧ диапазона, разработка новых способов генерации и преобразования СШП сигналов. Практическое внедрение –
    малогабаритные переносные СШП приемо-передатчики для передачи больших объемов информации с высокой скоростью, защищенностью, скрытностью. В области промышленности и социальной сферы – замена существующих технологий малой дальности (Wi-Fi, ZigBee, Bluetooth), кабельных соединений в рамках проектов «офис без проводов», «умный дом» и объединении всех электронных домашних устройств в единую сеть. Обеспечение связи ПК со всеми периферийными устройствами. Создание сетей передачи данных в пределах подвижных транспортных средств (летательные аппараты, корабли, транспорт). Системы телерадиоуправления технологическими процессами на предприятиях атомной и тяжелой промышленности, нефтехимических комплексах и при управлении роботами во время ЧС. В области медицины – датчики, расположенные на теле человека для контроля его состояния здоровья посредством передачи информации на его персональное мобильное устройство - «Body air network». В области науки – лабораторный стенд по исследованию процессов генерации, преобразования, передачи и приема электромагнитной энергии в СШП диапазоне частот. Оценка или прогноз влияния
    полученных результатов на развитие исследований в рамках международного сотрудничества, развитие системы демонстрации и популяризации науки, обеспечении развития материально-технической и информационной инфраструктуры.
    Полученные результаты будут способствовать активному развитию СШП технологии и ее интеграции с волоконной оптикой, обеспечивая конечного потребителя качественными услугами передачи данных. Поскольку основная часть дорогостоящего оборудования будет располагаться на центральной базовой станции, то это позволит существенно снизить стоимость затрат на реализации за счет минимизации числа промежуточных узлов. Ускорение интеграции мировых исследований в области проектирования компонентов СШП систем. Развитие материально-технической и информационной инфраструктур.

  5. 5. Эффекты от внедрения результатов проекта

    Снижение стоимости услуг связи и оборудования, снижение энергопотребления и производственных затрат. Обеспечение доступа к качественным услугам связи все большей массе населения, повышение качества жизни. Уменьшение отрицательного воздействия на окружающую среду и живых существ ввиду низкого уровня радиоизлучения. Повышение конкурентоспособности отечественных производителей. Укрепление обороноспособности страны ввиду того, что данные системы связи разрабатываются в России и для отечественных стандартов с высокой защитой связи от перехвата и высокой скрытностью, что актуально для военных и ведомственных подразделений. Защита персональных данных при проведении финансовых операций он-лайн.

  6. 6. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

    На данном этапе не предусмотрено

  7. 7. Наличие соисполнителей

    На 4 этапе (01.01.2016 г. – 31.06.2016 г.) привлекался соисполнитель ООО «ИНТЭК».