Новый проект Пентагона предусматривает использование специальных разработок в области беспроводной связи для создания тактических радиосетей, которые военнослужащие могли бы применять во время боя для координации своих действий.
Проект WAND (Wireless Adaptive Network Development) предусматривает использование коммерчески доступного оборудования радиосвязи, а также различных программных методов и алгоритмов, многие из которых еще находятся в стадии разработки. Специально созданные радиостанции (размером с портативные рации) стоимостью 500 долл. будут способны формировать масштабные одноранговые сети, смогут изменять рабочую частоту, бороться с помехами и работать в условиях, которые полностью исключает использование «обычной» беспроводной связи.
WAND — часть более масштабного проекта агентства DARPA, направленного на создание сквозной инфраструктуры военной связи Wireless Network after Next. В работе над WAND принимают участие две группы специалистов. Разработку программного обеспечения ведет компания BBN Technologies, а аппаратных решений — Tyco Electronics.
Как отметил Джейсон Реди, ведущий научный сотрудник группы сетевых технологий BBN, в настоящее время в войсках рации выдаются только командирам, в частности потому, что стоят они от 15 до 20 тыс. долл., а радиостанции, устанавливаемые на автомашинах, — до 80 тыс. долл.
Доходит до того, что семьи американских солдат покупают в обычных магазинах портативные рации таких компаний, как Motorola, и отправляют в армейские подразделения в Ираке.
Проект WAND является попыткой создать недорогие радиостанции с интеллектуальным программным обеспечением, которое поможет повысить эффективность связи в полевых условиях, сделать ее более надежной и увеличить дальность действия.
Один из ключевых применяемых для этого методов — адаптивное управление спектром радиочастот. Этот спектр делится в настоящее время на диапазоны, каждый из которых предназначен для определенных целей, скажем, один — для таксистов, другой — для полиции, третий — для военных и т. д.
«Но если посмотреть, как на самом деле используется весь частотный спектр, то выяснится, что большая его часть в каждый конкретный момент времени остается свободной, — подчеркнул Реди. — Адаптивное управление частотами позволит радиостанциям обнаруживать ‘пустые’ полосы частот и использовать их».
Часть программного обеспечения WAND будет постоянно анализировать спектр частот, на которых может работать радиостанция. Другие его компоненты обеспечат так называемый динамический доступ к свободной части спектра, с тем чтобы радиостанция могла воспользоваться ею для передачи и получения информации. По мере повышения уровня загрузки частотного диапазона или в случае возникновения помех программное обеспечение может перевести связь на другую полосу частот, не прерывая сеанса.
Еще один компонент программного обеспечения WAND будет разработан в рамках проекта BBN, предусматривающего создание так называемых устойчивых к сбоям сетей (Disruption Tolerant Network, DTN). Традиционные протоколы маршрутизации предполагают существование сквозных, быстро устанавливаемых путей между различными узлами в сети. На их основе определяются маршруты и создаются таблицы маршрутизации. Однако повторяющиеся нарушения связи и длительные задержки, характерные для беспроводных сетей, нарушают такие процедуры. Поэтому разработаны новые протоколы маршрутизации и реализующее их программное обеспечение, которые осуществляют передачу данных от узла к узлу, как только появляется соединение, сохраняя на время прерываний информацию в постоянной памяти.
Такое ПО должно управлять огромным количеством клиентских радиостанций проекта WAND, который рассчитан на поддержку до 10 тыс. узлов, работающих на относительно небольшой территории.
Исследования начались относительно недавно и осуществлялись главным образом в лабораториях. Основная сложность, по словам Реди, заключается в том, чтобы суметь реализовать все научные достижения в радиостанции стоимостью 500 долл., которая действительно сможет работать в полевых условиях.
Создание такого ПО происходит на фоне увеличения в различных странах числа исследовательских проектов в области так называемого «когнитивного радио», то есть адаптируемых программно радиостанций, которые достаточно «разумны», чтобы оценить состояние сети, наличие свободного спектра, активность пользователей, а затем выбрать наилучшие параметры для достижения оптимальной эффективности, производительности и надежности.
В Tyco работают над созданием радиостанций, которые способны формировать четыре независимых канала в дипазоне частот от от 900 МГц до 6 ГГц. Ожидается, что их первые образцы размером с переносную рацию появятся в сентябре 2008 года и в дальнейшем будут уменьшаться в габаритах по мере совершенствования технологий. Причем ставится задача по возможности не использовать дорогостоящие заказные микросхемы и компоненты и в итоге добиться снижения цены за счет применения массовых продуктов, создаваемых на основе быстрого внедрения инноваций в стандартные коммерческие беспроводные решения. В целом, по словам Реди, WAND — это отражение своеобразной смены парадигмы в создании военных систем, когда основной упор делается на их быструю и недорогую разработку.
Самоадаптирующиеся беспроводные сети
Целью нового проекта агентства DARPA Wireless Adaptive Network Development (WAND) является создание недорогих радиостанций размером с «уоки-токи», снабженных интеллектуальным сетевым программным обеспечением, которое выискивает свободный диапазон частот, компенсируя прерывания связи, «уходя» от помех и оптимизируя качество по мере необходимости. Разработку программного обеспечения ведет компания BBN Technologies, а аппаратных решений — Tyco Electronics. Отличительными особенностями создаваемой системы являются:
-
Очень высокая эффективность использования частотного диапазона и низкий уровень помех.
-
Использование доступного на рынке оборудования и чипсетов, что позволяет радикально снизить себестоимость устройств: экономия составляет до 500 долл. в расчете на радиостанцию.
-
Высокая масштабируемость, возможность автоматической организации самовосстанавливающихся беспроводных сетей с количеством радиостанций до 10 тыс.