Определение термина «сверхширокополосные» – Ultra Wideband (UWB) – впервые ввело в оборот агентство DARPA Министерства обороны США в 1990 году и скорректировала Федеральная комиссия связи США (FCC) в 2000-м. Основная идея UWB-СШП заключается в том, что в роли носителей информации используются последовательности сверхкоротких импульсов с крутыми фронтами и без высокочастотного заполнения, что позволяет рассматривать эту технологию как предельный случай «гармонических» систем.
Здесь СССР получил фантастическую возможность получить совершенно не зависимую от спутников, не поддающуюся радиоэлектронному подавлению американцами СШП-связь. Она полностью решала проблемы коммуникаций в Вооруженных силах – и тут же открывала СССР дорогу к полному отказу от старой гражданской телефонии. Становились ненужными десятки тысяч километров кабелей – обычных и оптических. Полностью решалась и проблема связи между космическими аппаратами нашей страны.
Грубо говоря, все сегодняшние системы передачи информации в эфире и по проводам – в основном «узкополосные». А что дает широкополосность?
Прежде всего – это возможность передавать громадные объемы информации. Вплоть до цифровых изображений и видео. При этом с высочайшей помехозащищенностью и трудностью для перехвата. Обеспечивается устойчивая связь в условиях многолучевого распространения радиоволн. СШП-устройства сами не создают помех другой радиотехнике.
С точки зрения широкополосности нынешний радиоэфир, где работают сотни радиостанций и передатчиков мобильной связи – просто пустыня. Здесь один и тот же участок спектра радиочастот может использовать как несколько ШПС-систем, так и оные системы совместно с традиционными передатчиками. UWB-сигналы отличаются невероятной проходимостью. Они проникают сквозь воду. Пронизывают толстый слой земли. Пролетают через стены. Им нипочем городские скопления построек или местность со складчатым рельефом. В 1993 году отечественные создатели СШП-связи провели успешный опыт на Тихоокеанском флоте. Люди с берега – неслыханное дело! – смогли переговариваться с подводной лодкой, шедшей на стометровой глубине.
Обычно связь с субмаринами становится труднейшей задачей. В пучине морской обычное, узкополосное радио безмолвствует. Вода гасит ультракороткие, короткие и средние волны. Только длинные волны проходят через нее. Но на длинных волнах информация передается очень долго. Поэтому для связи с подплавом и СССР, и США приходилось держать особые наземные станции с большими антенными полями и самолеты, выпускавшие из себя длинные антенны. Сигналы на ДВ передавались короткие, условные – иначе в обычном режиме сеанс связи продолжался бы много часов.
СШП-связь полностью снимает эту проблему! Подлодки могут в реальном времени получать информацию от воздушных и космических разведчиков, координируя свои действия друг с другом, с ВВС и надводными кораблями. Получив такую связь, русский подводный флот становился самой грозной силой в мире.
У широкополосной связи много достоинств.
Среди выгод СШП-связи, как утверждают разработчики таких систем, есть такие:
– Возможность измерения расстояний с очень высокой точностью. Весьма малая длительность импульсов обусловливает возможность определения расстояний с погрешностью до единиц сантиметров.
Возможность измерения расстояний с точностью до сантиметров позволяет широко использовать системы UWB для определения местоположения различных объектов, дистанционного управления транспортными средствами и промышленными роботами, применять их в интеллектуальных системах логистики и многих других областях.
– Возможность работы с малой излучаемой мощностью, обеспечивающая, в дополнение к скрытности передачи радиосигналов с низкой вероятностью перехвата информации, еще и миниатюризацию оборудования и экономное энергопотребление.
– Техническая простота и относительная дешевизна аппаратурной реализации приемных и передающих устройств обеспечивает высокую рентабельность и экономичность их массового производства.
Все эти технологические и эксплуатационные преимущества UWB-технологий предопределяют широчайшие возможности их применения. Это не только мобильные телефоны или радиостанции, но и возможность создания беспроводных, надежно работающих даже внутри помещений, помехоустойчивых и высокоскоростных локальных компьютерных сетей, мобильных видеотелефонов и персональных устройств получения «видео по требованию» и многое другое.
Основными областями применения UWB-систем могут быть средства связи, а также радарные системы и системы определения местоположения объектов. В перспективе возможно появление мобильной связи UWB – стандарта с заменой ретрансляторов и базовых станций на космические спутники…
В радиолокации СШП означает полную революцию. UWB-локаторы обладают высоким разрешением. Им не страшны преграды, перед которыми пасуют обычные радиолокаторы. Они могут работать внутри зданий, «просвечивая» стены и конструкции из любого материала. Они могут быть радарами подземного зондирования (Ground Penetrating Radars – GPR), способными обнаруживать неглубокие залежи различных минералов, определять местонахождение и состояние подземных коммуникаций, находить людей под завалами или снежными лавинами и т. д.
В военном деле СШП – просто чудо-оружие. Можно было получить совершенно новую радиосвязь, причем не только с субмаринами. И большие дивизии, и малые группы спецназа, и летчики – все обретали не поддающуюся подавлению врагом, неперехватываемую и четкую связь. Исчезала проклятая проблема Красной армии – плохие телекоммуникации. Полностью исчезало превосходство Запада в сей области.
Появлялась возможность объединить единой информационной сетью все Вооруженные силы СССР, дабы координировать их действия, перейти к совершенно новому военному искусству – стратегии и тактике сетевой войны. К действиям мобильных небольших соединений, тесно связанных с ракетчиками и авиаторами, артиллеристами и военным космосом. UWB открывало возможность к массовому применению телеуправляемых боевых роботов: летающих, плавающих, ездящих по земле. Становилась реальностью мечта 30-х годов о роях самолетов-автоматов, о стаях атакующих танков-роботов. Снабженные СШП-связью, русские отряды спецназа могли успешно действовать где угодно: хоть в США, хоть в Африке, хоть на родных просторах.
Ну, а в мирной жизни… Возможно бы дешево и сердито снабдить телефоном (он же – выход в Интернет) каждый дом, каждую квартиру. Даже если они находятся в самом глухом уголке страны, посреди тайги или высоко в горах! Потребность в кабелях здесь сводится к минимуму. СССР обгонял бы весь мир в создании своего варианта тотально информационного общества в советском варианте. Более того, мы получали шанс построить совершенно новую мобильную телефонию, когда всего несколько спутников покрывают всю планету и каждый может купить себе сотовый аппарат, с помощью которого можно звонить такому же «сверхширокополосному» абоненту в любую точку Земшара. И платить при этом столько же, сколько платят обычным операторам мобильной связи. А тут прибыли СССР исчислялись бы десятками миллиардов «у. е.» ежегодно. СССР просто разорял бы западных телекоммуникаторов.
Ключом к прорыву становились два сногсшибательных открытия в электронике, совершенные в Ленинградском физтехе имени Иоффе командой исследователей во главе с доктором физико-математических наук А. Ф. Кардо-Сысоевым. Их открытие и дает возможность создавать уникальные передатчики для работы в СШП. Аналогов им просто не было нигде на свете. Впрочем, для скептиков и «технарей» процитируем имеющийся документ:
«…Были открыты два интереснейших эффекта – сверхбыстрого восстановления напряжения и сверхбыстрого обратимого пробоя в высоковольтных переходах. Это привело к созданию принципиально новых полупроводниковых приборов (удостоенных Государственной премии), способных коммутировать большие мощности в малых временных промежутках. И сама идея, и ее материальное воплощение принадлежат одной и той же группе разработчиков во главе с доктором физико-математических наук А. Ф. Кардо-Сысоевым.
Эти уникальные приборы позволяют в принципе формировать сверхкороткие импульсы нано- и пикосекундной длительности мощностью до десятков мегаватт и частотой повторения до десятков мегагерц, контролируя при этом их временное положение с точностью около десяти пикосекунд. И хотя с ростом частоты повторения импульсов их пиковая мощность падает, но она по-прежнему остается много выше, чем полученная с помощью любых других устройств. А сами приборы имеют практически неограниченный полупроводниковый ресурс.
Использование этих технологий и позволяет создать тот передатчик –источник сверхкороткого сигнала в сверхширокополосном диапазоне. И не один из прочих существующих в мире методов не позволяет столь эффективно решить такую задачу.
И это не просто интересная технология. Это возможность реально ликвидировать огромное («навсегда», по мнению скептиков) отставание России в области электроники, информатики, связи…
Носителем информации служит последовательность сверхкоротких импульсов длительностью от 0,2 до 1,0 наносекунды, частота которых занимает сверхширокополосный интервал в несколько гигагерц, то есть практически весь радиодиапазон. Спектральная мощность этих сигналов очень мала. Сигнал как бы «размыт» и напоминает обычный шумовой фон. Для традиционных средств связи он недоступен не только к приему, но даже и к определению самого факта своего существования.
Вся информация скрыта в особо точно контролируемом сочетании временных промежутков между отдельными сверхкороткими импульсами. А время может быть чрезвычайно малым. И, следовательно, количество передаваемой информации огромно. Как и практически не ограничено число каналов связи, не требующих выделенного частотного диапазона…».
То есть наши создатели СШП-чудес могли осуществить главный принцип академика Легасова и других: сделать принципиально новую связь. То, чего еще нет нигде в мире. Не догоняли Запад, а перемахнули через него, рывком выйдя в глобальные лидеры. Именно такая философия действий несла Советскому Союзу полную и окончательную победу в «холодной войне», обеспечивая его прорыв в следующую эпоху развития.
…Наши разработчики широкополосных систем связи не успели завершить свою работу в СССР. Успешные испытания СШП-связи с подлодкой в 1993-м не принесли радости: никому в «обновленной, рыночной России» их чудеса оказались ненужными. Русские головастики еще успели провести работы по созданию устройств передачи информации с использованием UWB-технологии. Они даже изготовили ряд UWB-устройств и антенных систем, которые успешно прошли испытания на дальность, помехоустойчивость и скрытность. Проводились успешные испытания устойчивой связи в жидких средах. Получен патент РФ на полезные модели и способ передачи информации (до сих пор никем не перекрыт).
Затем им пришлось уйти работать на западную корпорацию INTEL – ответственными за проведение работ в области СШП-связи. Там они помогали создавать оборудование для беспроводного Интернета. Но при этом они так и не отдали иностранцам главных секретов.
В 2006 году они еще искали в РФ инвестора, который помог бы им за какие-то 30 миллионов рублей и полтора года построить принципиально новый тип приемопередатчика сверхширокополного типа. Они не смогли найти его в стране, лопающейся от сотен миллиардов «нефтедолларов»…
