Как стало известно TelecomDaily, ОАО «Российские железные дороги» (РЖД) тестируют технологии, которые должны решить проблему медленного Wi-Fi в поездах «Сапсан», курсирующие между Москвой и Санкт-Петербургом.
Что это за решения и какое из них целесообразно выбрать — разбираемся в этом материале.
Как оно работает
Те, кто часто путешествует между двумя столицами по скоростной железной дороге, наверняка заметили: мобильный интернет нередко пропадает. Сотовые операторы работают над улучшением покрытия, но даже после модернизации скорость остается довольно скромной. Объясняется это тем, что модем поезда принимает трафик, который потом делится на всю бортовую сеть Wi-Fi.
«Как известно, на некоторых участках, которые проходит "Сапсан", причем, как правило, вне населенных пунктов — связь практически отсутствует. В целом, на всех участках, которые поезд проходит на высокой скорости — более 180 км/ч, качество связи оставляет желать лучшего. Бесшовное переключение внешних каналов на таких скоростях движения зачастую невозможно», — отметил в комментарии для TelecomDaily заместитель генерального директора по стратегическим проектам компании «Обит» Михаил Телегин.
Для тех, кому нужно работать в поезде, публиковать контент особенно важно наличие надежного соединения. Такие пассажиры готовы воспользоваться подключением к бортовой Wi-Fi-сети, имей она лучшее качество соединения, чем их гаджеты при подключении к сетям мобильных операторов напрямую.
Так, опрос, проведенный крупным телеграм-каналом на железнодорожную тематику, показал, что не менее половины обычных пассажиров готовы платить за Wi-Fi, если предоставляется качественный доступ к интернету, — не ниже 5-25 Мбит/c на каждого абонента.
В то же время замеры, которые проводило ИАА TelecomDaily, показывали, что пиковая скорость Wi-Fi на борту «Сапсана» при движении редко превышает 3 Мбит/с, даже если к сети подключено небольшое число абонентов. При высокой интернет-активности пассажиров возможны падения скорости или даже сбои в соединении.
В таких условиях пассажиру, привыкшему к стабильной работе интернета на городских улицах, дома или в офисе, безусловно, некомфортно.
В поездах необходимо обеспечить поддержку современных стандартов беспроводной связи, чтобы гарантировать стабильную работу на высокой скорости для большого количества пользователей с надежным шифрованием и бесшовным переключением от одной точки доступа к другой, считает Михаил Телегин. Это сделает возможными не только коммуникации в формате видеоконференцсвязи, но и стабильные звонки по телефону с поддержкой VoWiFi.
Второй составляющей, по словам эксперта, является стабильный внешний канал или даже каналы. Учитывая, что не менее 95% пассажиров «Сапсанов» пользуются смартфонами в дороге, для такого большого числа абонентов потребуется подключение поезда к интернету не хуже, чем 2-3 Гбит/с, выстроив эффективную систему профилирования и фильтрации трафика во внешнем канале. Это обеспечит возможность всем пассажирам, а не только избранным, полноценно пользоваться привычными им интернет-сервисами.
С проблемой медленного интернета в скоростных поездах сталкиваются не только российские пассажиры.
А как могло бы работать
Сегодня в разных странах ведутся исследования и внедряются пилотные проекты в области применения выделенных систем связи для интернет-доступа в скоростных поездах. Одним из новых направлений для тестирования стали системы мультигигабитной связи «поезд-земля» вдоль железнодорожных путей на базе СВЧ-технологий. Их возможности изучают, в частности, в США, Японии и Китае.
В России такую технологию разработало петербургское ООО «ДОК», российский производитель радиорелейных систем. Компания предложила построить вдоль железнодорожного полотна между двумя столицами беспроводную сеть в диапазоне 70-80 ГГц с пропускной способностью до 10 Гбит/с на базе оборудования PPC-10G-Rail.
ДОК совместно с РЖД провела ряд успешных испытаний своей системы связи, в том числе на электропоезде «Ласточка», на скоростях до 110 км/ч (является предельной разрешенной скоростью для движения на круговом участке экспериментального полигона АО «ВНИИЖТ» в Щербинке, где проводились тестовые работы). Скорость передачи данных составила стабильные 2,8 Гбит/c для каждого из двух агрегированных каналов связи, то есть 5,6 Гбит/c на поезд. Протокол испытаний был подписан комиссией РЖД.
Поезд «Ласточка» с системой PPC-10G-Rail, Москва, Щербинка
С движущегося состава на удаленный сервер и обратно передавались объемные файлы, а также видеопоток Full HD с установленной в поезде камеры. Затем видеопоток возвращался в режиме реального времени обратно на поезд, где качество беспроводного соединения оценивала техническая комиссиия.
Как рассказали TelecomDaily в компании, отличительной чертой этих испытаний стала подготовка сетевой инфраструктуры железнодорожного полотна, включающая наличие оптоволоконного кабеля между базовыми станциями и широкополосного соединения с удаленным сервером в здании.
Такая инфраструктура полностью моделировала условия эксплуатации мультигигабитных систем связи при их развертывании на скоростных пассажирских маршрутах. Базовые станции смонтировали на высоте 5 м от уровня рельсов, что соответствует габаритам эксплуатируемых в РФ поездов «Сапсан» и «Ласточка».
В ДОК вместе с тем отмечают, что не могут добиться от РЖД разрешения на проведение тестирования оборудования на прямых участках пути и на более высоких скоростях движения состава. При этом компания проводила аналогичные испытания в Китае на поезде, развивавшем скорость 350 км/час, которые также подтвердили эффективность использования радиорелейного оборудования для устойчивого ШПД в вагонах.
Еще одна проблема, с которой столкнулась ДОК в России, — это отсутствие разрешения Госкомиссии по радиочастотам (ГКРЧ) на использование в диапазоне 70-80 ГГц радиорелейного оборудования на подвижных объектах. «Для решения этого вопросы мы обратились к "дочке" РЖД — компании "Транстелеком" (ТТК), которая подала соответствующую заявку в ГКРЧ. Надеемся, что комиссия ее одобрит», — рассказал представитель ДОК.
В компании оценивают стоимость оборудования на реализацию такого проекта в 2 млрд руб. Дополнительные средства потребуются на прокладку оптоволоконной линии связи вдоль железнодорожной магистрали. Однако эти затраты себя оправдают, так как скоростной интернет будет подаваться не только на поезда, но и на другие объекты ж/д инфраструктуры. Например, станет возможным сквозное 4K-видеонаблюдение за железнодорожными путями на всем маршруте и внутри поездов, что обеспечит безопасность и комфортный доступ к онлайн-сервисам между Москвой и Санкт-Петербургом на десятилетие вперед.
Вагон с системой PPC-10G-Rail на крыше
Из протокола совещания в РЖД, которое прошло в июле 2022 года и было посвящено организации испытаний системы доступа в интернет для пассажиров скоростных поездов с использованием оборудования РРС-10G-Rail производства ООО «ДОК» (есть в распоряжении редакции), следует, что на скоростном участке трассы Москва – Санкт-Петербург были также проведены испытания оборудования компании InfiNet Wireless.
Что известно об этой технологии?
В 2016 году InfiNet Wireless, разработчик и производитель фиксированныхсистем широкополосной беспроводной связи, реализовал пилотный проект по обеспечению интернет-доступа в поездах для железнодорожной инфраструктуре Казахстана. В этом проекте скорость передачи данных достигла 80 Мбит/с на состав.
InfiNet Wireless использует оборудование, которое работает в диапазоне 5 ГГц. В этом же участке радиочастотного спектра функционирует решение компании Fluid Mesh Networks (Италия - США). На выставке INNOTRANS 2016 компания представила решение для связи «поезд-земля» на скорости 500 Мбит/c. Это оборудование до сих пор предлагается к эксплуатации в новых проектах.
Например, в 2018 году Maxima Telecom сообщила о развертывании сети Wi-Fi в петербургском метро на оборудовании Fluid Mesh Networks.
Про оборудование Fluid Mesh Networks также известно, что в 2020 году его установли на пригородной железнодорожной сети Лиона (Франция), где оно используется совместно с коммутаторами и программным обеспечением Cisco. В 2020 году Cisco приобрела компанию Fluid Mesh Networks, и оборудование теперь продается под брендом Cisco Rail Connect.
Доступный публично с 2022 года документ от Cisco подтверждает, что скорость передачи данных осталась на уровне до 500 Мбит/с. Интересно, что в Cisco даже не стали переименовывать название итальянского оборудования, оставив прежние названия моделей FM3500 и FM4500 в своем документе.
Годится ли 5 ГГц для скоростных поездов?
В спецификации Cisco и ранее Fluid Mesh Networks говорится о скорости передачи данных до 500 Мбит/c при скорости движении поезда до 350 км/ч. При этом не указывается расстояние между базовыми станциями (БС), непосредственно влияющее на скорость передачи данных. Технический документ Cisco показывает, что на расстоянии 2 км между БС и поездом связь будет уже всего 120 Мбит/c. Для сравнения, в испытании на прямом участке пути в 2 км оборудование «ДОК» в 2020 году показало скорость 11300 Мбит/c, т.е. на порядок быстрее.
Можно сделать вывод о маркетинговом посыле таких характеристик как 500 Мбит/c на весь состав при скорости поезда до 350 км/ч для оборудования 5 ГГц от Cisco, поскольку никаких публично озвученных документов о запущенных в эксплуатацию проектах для скоростных поездов найти на сайте Cisco (и Fluid Mesh) не удается. Есть сведения о проектах во французском Лионе, которые не относятся к высокоскоростному движению. Логично предположить, что реальная предельная скорость может быть около 200-300 Мбит/с на поезд.
Какая скорость Wi-Fi должна быть на борту «Сапсана»?
Если 200-500 Мбит/c на оборудовании от Cisco, InfiNet или иного производителя в диапазоне 5 ГГц подать на стандартный 10-вагонный состав с 520 пассажирскими местами, то Wi-Fi с доступом к интернету не хуже 5 Мбит/c будет доступен лишь некоторой группе пассажиров, оплативших VIP-доступ (порядка 100 человек). Остальные пассажиры не смогут воспользоваться быстрым Wi-Fi.
Учтем, что в РЖД часто пускают сдвоенные «Сапсаны», в которых путешествует до 1 тыс. человек. Соответственно подключение 200-500 Мбит/c, обслуживающее сеть на 1 тыс. человек, можно считать очень слабым, менее 1 Мбит/c на человека. А увеличить пропускную способность соединения в диапазоне 5 ГГц технически почти невозможно ввиду узкой полосы выделенных частот. Именно этот факт и препятствует массовому внедрению в мире этой технологии на скоростных поездах. Отсюда пилотные проекты и тестирование связи в диапазоне 70-80 ГГц, где выделена очень широкая полоса частот для систем связи.
Тестирование системы PPC-10G-Rail на дороге СПБ - Выборг
Чтобы читатель смог оценить скорость около 1 Мбит/с, достаточно сказать, что она характерна для технологии 3G.
Думаем, не нужно напоминать, как в недалеком прошлом, до появления технологии 4G, работали сервисы на телефоне. При такой низкой скорости соединения нельзя гарантировать стабильный интернет, а это означает, что пользователь рискует не провести оплату в мобильном банке, как правило, виснут или вообще не работают разговоры в мессенджерах. Невозможно использовать видеоконференции, крайне долго загружаются сайты, если вообще загружаются.
В России нет рекомендаций по скорости доступа к интернету для скоростных поездов, поэтому обратимся к международной практике.
Так, Британский регуляторный орган Ofcom в своем документе Rail-connectivity-advice рекомендовал иметь канал связи «поезд-земля» не менее 1 Гбит/c, а лучше 2-3 Гбит/c. Документ составлен в 2018 году и рассчитан на действие до 2025 года, хотя действительность быстро опережает эти рекомендации и сегодня требуется еще более широкополосное соединение. Например, по рекомендациям Google, чтобы пассажиры поезда метро могли одновременно смотреть видео в разрешении HD – 1080p, на один поезд с 1000 пассажиров требуется скорость данных уже порядка 5 Гбит/c.
Другой пример. Согласно отчету, подготовленному изданием PC Mag, в 2022 году в США в фирменных поездах Amtrak скорость Wi-Fi составляет порядка 3 Мбит/c, причем в них принудительно блокируются YouTube и другие видеосервисы. Такую скорость эксперты признают крайне низкой.
Очевидно, что технология предоставления интернет-доступа в диапазоне 5 ГГц с максимальной скоростью данных на весь поезд 500 Мбит/c (а реальной — 200-300 Мбит/c) совершенно не будет отвечать сегодняшним требованиям, если делать ШПД-связь для всех пассажиров, а не для тех, кто оплатит VIP-доступ.
При планировании развития технологий связи в России на высокоскоростных поездах на десятилетие вперед нужно отдавать отчет в том, что инвестиции в решения, которые предоставляют скорость порядка 1 Мбит/с на абонента, выглядят попросту неразумными.
Вместе с тем, если обеспечить «Сапсан» соединением 5,6 Гбит/c по технологии СВЧ 70-80 ГГц, то кроме быстрого интернет-доступа для пассажиров, сможет работать и удаленное 4К-видеонаблюдение внутри вагонов и из кабины машинистов, что позволит существенно повысить комфорт и безопасность высокоскоростного ж/д движения.
Нельзя в этой связи не упомянуть связь пятого поколения, которая развивается во всем мире. Но не секрет, что Россия задерживается с внедрением сетей 5G. Тому есть много причин, но среди самых главных эксперты называют дороговизну стройки, отсутствие оборудования (отечественное еще не запущено в производство, а зарубежное не поставляется из-за санкций), а также невозможность использования в нашей стране «золотого» диапазона частот для 5G (3,4-3,8 ГГц), который занят системами силовых структур и Роскосмоса. В разработанном проекте Стратегии развития отрасли связи до 2035 года указано, что сети 5G должны быть развернуты на отечественном оборудовании во всех городах России с населением от 100 тыс. человек только к 2035 году. Поэтому рассчитывать на то, что 5G поможет улучшить качество связи в скоростных поездах в ближайшее десятилетие, не приходится.
***
Выберет ли РЖД какую-то из описанных технологий, остается только догадываться, однако, уже понятно, что одна из них не соответствует сегодняшним потребностям пассажиров. На российском рынке есть более современные отечественные решения, внедрение которых позволит устранить проблему медленного интернета в скоростных поездах на десятилетие вперед.
Фото: Flickr, ДОК