Кандидат технических наук Дмитрий Ушаков:

Шесть белгородцев стали обладателями грантов Президента России. За два года они получат 1 миллион 200 тысяч рублей на реализацию своих исследований, которые относятся к приоритетным направлениям развития российской науки. Корреспондент «Белгородских известий» Анна Кущенко побеседовала с одним из грантообладателей – кандидатом технических наук, старшим преподавателем кафедры информационно-телекоммуникационных систем и технологий Белгородского национального исследовательского университета Дмитрием Ушаковым.

– Дмитрий, расскажите, чему посвящён ваш проект?

– В будущем телекоммуникационная отрасль кардинально изменится. Телекоммуникационные системы станут достаточно высокоскоростными и конвергентными, будут иметь большую территорию обслуживания, предоставлять внушительное количество сервисов. Всё это станет возможным, если устройства в таких сетях будут иметь гибкую архитектуру и при необходимости смогут перенастраивать свои параметры для адаптации к радиоканалу.

Сегодня такие потребности реализует широкий класс устройств, которые называют программно-конфигурируемыми. Все их настройки и параметры задаются программно. Сами они могут иметь очень маленький размер и значительные функциональные возможности, работать с различными технологиями и системами связи.

Эта новая отрасль достаточно интенсивно развивается, и мы должны идти в ногу со временем. Поэтому мы разрабатываем новые методы формирования и обработки радиосигналов для программно-конфигурируемых средств связи. Их применение позволит обеспечить высокую эффективность работы таких устройств, соответствие требованиям, которые предъявляет общество.

Умные системы

– Что это за методы?

– Речь идёт о формировании и обработке радиосигналов в аппаратуре связи. На сегодняшний день широкое распространение в современных системах беспроводного доступа получил метод OFDM (ортогонального частотного мультиплексирования). Он используется в таких технологиях как Wi-Fi, WIMAX и LTE (стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных для мобильных телефонов и других терминалов, работающих с данными, – прим. ред.). Но наряду с достоинствами, которые обеспечили ему широкое распространение, OFDM имеет определённые недостатки, и в сетях радиодоступа следующего поколения от него решили отказаться. Поэтому возникает необходимость поиска новых методов обработки радиосигналов, которые обеспечат высокую скорость передачи данных при технической простоте реализации.Мы разрабатывали такие методы преобразования радиосигналов, которые могут соответствовать этим требованиям. Представьте себе систему связи, которая обладает некоторым интеллектом, то есть умеет «думать». Она анализирует радиоэфир и автономно принимает решение: на какой частоте ей нужно передавать информацию, какую технологию выбрать для работы и с какой скоростью, в каких участках спектра присутствуют сильные помехи и прочее. В подобных системах стандартные методы обработки не дают хорошего результата, поэтому мы разрабатываем свои подходы, которые могут максимально реализовать их огромные потенциальные возможности и позволят обеспечить соответствие требованиям для систем радиодоступа такого класса.

– Как продвигается ваше исследование?

– Работа началась недавно и сейчас на теоретическом этапе. Однако уже к концу этого года мы планируем создать работающий метод и его компьютерную модель. Очень важный этап – оценка мирового уровня уже предложенных решений в этой области. Мы не используем чужие технологии, а разрабатываем свои, и наша задача – принять во внимание важнейшие аспекты и реализовать лучшее, не забывая о том, что мы работали над новыми системами беспроводного доступа следующего поколения.

Вчера и сегодня

– Новые технологии должны быть не только эффективными, но и не сильно затратными, не так ли?

– Обязательно. Когда технология только отрабатывается и внедряется, то стоит дорого. При запуске в серийное производство стоимость снижается. Например, сейчас беспроводные чипы стоят не так дорого, а ещё лет 15 назад их можно было купить только за большие деньги. В будущем телекоммуникационное пространство должно стать единым. Количество малогабаритных устройств увеличивается. Специализированные средства связи, телеметрия, пожароохранная сигнализация, сенсорные сети – во всём этом тоже используются беспроводные технологии. Проблема в том, что данные системы должны взаимодействовать между собой, обладать большой вычислительной мощностью, потреблять мало энергии (ведь ёмкость аккумуляторов ограничена), быть компактными и обладать возможностью изменять режим работы.

Здесь на помощь приходят современные средства вычислительной техники, которые развиваются такими темпами, что делают возможным внедрение на основе многоядерной архитектуры процессоров технологии практически с любой вычислительной сложностью, причём с минимальными затратами.

– Как вы планируете внедрять свои разработки?

– Можно продавать лицензию на наш метод другим организациям, которые занимаются производством таких устройств, а можно самим заняться их изготовлением. Но для этого нужна хорошая технологическая база и юридическая организация. Третий вариант – реализовать разрабатываемые методы программы – «прошивки», которую можно установить в любое устройство. Программно-конфигурируемые устройства гибкие, они могут поддерживать множество стандартов и различных технологий, за счёт того, что настройки и параметры могут меняться программными средствами.– Вы будете реализовывать свой проект самостоятельно?

– Нет. У меня есть соисполнитель по этому проекту – специалист очень высокой квалификации, кандидат технических наук Иван Старовойт. Он тоже специализируется на системах беспроводного доступа, и поэтому мы решили объединить усилия. Также в своих исследованиях мы задействуем специальное программное обеспечение и специализированное оборудование, которое есть у нас на кафедре. Это современный аппаратно-программный комплекс по анализу и формированию радиосигналов со встроенным векторным генератором, который позволяет проводить исследования такого класса.

Всё впереди

– Выигранный грант – первый в вашей научной карьере? Вы участвовали в других конкурсах?

– Ещё будучи аспирантом, я занимался разработкой и исследованием различных методов обработки сигналов в беспроводных сетях, так как моя диссертация посвящена повышению эффективности существующих систем – Wi-Fi, WIMAX. Первым выигранным конкурсом для меня стал У.М.Н.И.К в 2010 году. Я предлагал технологию, позволяющую увеличить скорость передачи информации в системах WIMAX. В 2011-м победил в конкурсе на право заключения госконтракта в рамках федеральной целевой программы «Научно-педагогические кадры инновационной России» и выиграл грант в размере 500 тысяч рублей. Кроме того, участвовал в различных научно-технических выставках: научно-технического творчества молодёжи, АРХИМЕД, где был награждён медалью. Я подавал заявку на грант Президента, предполагал, что выиграю, однако сомнения всё равно оставались, так как это достаточно серьёзный конкурс с высокими требованиями. Но всё получилось.

И останавливаться на достигнутом я не планирую. Технологии постоянно развиваются. И главный двигатель их развития – абонент. Ему всегда мало предоставляемых услуг и скорости передачи данных. Сейчас активно запускают и эксплуатируют системы связи поколения 4G. Те методы, которые мы планируем разработать, предназначены для применения в следующем поколении 5G, которое в мире начнут запускать к 2020 году. Поэтому мы должны шагать в ногу с современными технологиями, чтобы наш научный результат имел достойный потенциал и соответствующую ценность в мире.