5G-HUB: Устойчивые 5G-сервисы через интеграцию сетей

Современные общества все больше зависят от цифровых услуг и безопасной связи. Это требует создания надежных и вездесущих сетевых инфраструктур, способных гарантировать непрерывность обслуживания даже в экстремальных условиях. Особенно это касается критически важных сервисов для таких сфер, как общественная безопасность, гражданская защита, управление чрезвычайными ситуациями, оборона и гуманитарные операции. Эти области нуждаются в уровнях надежности, доступности и качества обслуживания, значительно превосходящих коммерческие сети.

В этом контексте проект 5G-HUB выступает как европейская инициатива, направленная на исследование и демонстрацию новых подходов к интеграции наземных и спутниковых сетей. Цель проекта – обеспечить по-настоящему непрерывные и отказоустойчивые 5G-сервисы для критически важных миссий (MCx).

Что такое проект 5G-Hub?

Проект 5G-HUB является частью более широкой стратегии GOVSATCOM (Governmental Satellite Communications) Европейского Союза. Эта стратегия – один из краеугольных камней космической политики ЕС, призванный обеспечить безопасные, надежные и суверенные государственные коммуникации. GOVSATCOM создан для координации и объединения существующих и будущих европейских спутниковых ресурсов, делая их доступными для институциональных пользователей через централизованные механизмы управления, общие политики и гарантированные уровни обслуживания. В долгосрочной перспективе эта концепция будет полностью реализована с помощью спутниковой системы нового поколения IRIS² (Infrastructure for Resilience, Interconnectivity and Security by Satellite). Эта система будет включать орбитальные группировки на низкой околоземной (LEO), средней околоземной (MEO) и геостационарной (GEO) орбитах, формируя основу европейских безопасных коммуникаций на ближайшее десятилетие.

В рамках этой стратегической линии 5G-HUB действует как проект-катализатор, сосредоточенный на интеграции наземных 5G-сетей (TN) и 5G-неземных сетей (NTN). Логика заключается в том, что ни одна отдельная технология доступа не может самостоятельно удовлетворить все требования MCx-сервисов в любом сценарии эксплуатации. Наземные сети обеспечивают высокую пропускную способность, низкую задержку и широкую доступность в густонаселенных районах, но они уязвимы к сбоям инфраструктуры, перегрузкам или физическому разрушению во время стихийных бедствий или кризисных ситуаций. Спутниковые сети, напротив, гарантируют глобальное покрытие, быстрое развертывание и независимость от локальной инфраструктуры, но сталкиваются с ограничениями по задержке, пропускной способности и стоимости. Синергетическая интеграция TN и NTN позволяет объединить сильные стороны обеих систем для создания надежной системы.

Команда проекта 5G-HUB включает: Университет Сиены (координатор проекта), Технологический центр телекоммуникаций Каталонии, Hisdesat Servicios Estrategicos, Hispasat, Indra Sistemas, Indra Espacio, Onesource, Telecom Italia Spa, Pro-Activa Open Arms и Итальянскую ассоциацию Красного Креста. Проект финансируется Агентством Европейского космического агентства (EUSPA).

Интегрированный подход

Уникальный вклад проекта 5G-HUB заключается в создании интегрированной системы TN–NTN, способной поддерживать непрерывность обслуживания для критически важных приложений. Это достигается за счет механизмов вертикального хэндовера, которые незаметны для конечных пользователей и приложений. Вертикальный хэндовер – это способность переносить активную сессию связи с одной технологии доступа на другую (например, с наземной 5G-сети на спутниковую 5G-сеть) без ощутимого прерывания обслуживания. Это требование критически важно для таких приложений, как экстренная связь, MCx-сервисы, телемедицина, оперативное управление и ситуационная осведомленность, где даже кратковременные сбои могут иметь серьезные последствия.

С архитектурной точки зрения, 5G-HUB использует системный подход, сочетающий несколько инновационных элементов. Центральную роль играет GOVSATCOM-HUB (G-HUB) – брокер спутниковых ресурсов, способный объединять мощности различных спутниковых операторов и динамически распределять их в соответствии с потребностями авторизованных пользователей. Проект 5G-HUB расширяет эту парадигму, включая наземную 5G-экосистему, создавая тем самым по-настоящему интегрированную среду, где ресурсы могут управляться скоординированно.

Для обеспечения непрерывности обслуживания между TN и NTN, проект представляет инновационный функциональный элемент – Smart Gateway. Этот компонент, работающий как на стороне пользователя, так и на стороне управления чрезвычайными ситуациями, отвечает за мониторинг условий подключения пользовательского терминала и управление перенаправлением трафика во время вертикального хэндовера. Ключевой аспект этого решения – способность сохранять IP-адреса пользователя и сессии приложений во время перехода между сетями, избегая необходимости повторных подключений. Таким образом, непрерывность обслуживания обеспечивается даже при радикальных изменениях базовой технологии радиодоступа.

Инновации в 5G-HUB не ограничиваются уровнем доступа, но также распространяются на управление сетью. Проект активно использует принципы софтизации сетей, виртуализации и облачных технологий, в соответствии с эволюцией стандартов 3GPP для 5G и последующих поколений. Сетевые функции, как в наземном, так и в спутниковом сегменте, представлены в виде виртуализированных и дезагрегированных компонентов, которые могут динамически оркестрироваться в зависимости от требований к услугам. Такой подход позволяет активировать ресурсы NTN только по мере необходимости, снижая операционные расходы и повышая общую эффективность системы – что особенно важно в контексте GOVSATCOM, где спутниковые ресурсы ценны и требуют бережного управления.

Еще одним важным элементом является разработка интегрированных пользовательских терминалов TN–NTN, способных работать как в наземных 5G-сетях, так и через спутниковые каналы в различных частотных диапазонах (Ku и X). Такие терминалы являются фундаментальным технологическим предварительным условием для обеспечения вертикального хэндовера и истинной прозрачности интеграции между двумя доменами. В рамках проекта 5G-HUB эти терминалы рассматриваются как гибкие платформы на основе программно-определяемых решений, способные адаптироваться к широкому спектру операционных сценариев.

С точки зрения приложений, 5G-HUB сильно ориентирован на практическую валидацию предлагаемых решений через демонстрации (демо) в реалистичных сценариях. Демонстрации проекта разработаны для отражения типичных операционных ситуаций, с которыми сталкиваются государственные и гуманитарные службы, например, крупномасштабное управление чрезвычайными ситуациями (сценарий землетрясения) или медицинская помощь на море. Эти демонстрации не только имеют техническую ценность, но и обеспечивают сильную концептуальную валидацию, показывая, как подход GOVSATCOM может принести ощутимую пользу институциональным пользователям.

Сети будущего

В контексте системы IRIS², значимость проекта 5G-HUB становится еще более стратегической. Эта будущая европейская LEO-группировка призвана обеспечить безопасные, отказоустойчивые и высокопроизводительные коммуникации для поддержки как государственных пользователей, так и стратегических коммерческих приложений. Истинная ценность IRIS² заключается не только в самой космической инфраструктуре, но и в ее эффективной интеграции с наземными сетями и системами управления услугами. 5G-HUB предвосхищает и экспериментирует именно с этими механизмами интеграции, предоставляя ценную информацию о том, как европейские LEO-ресурсы могут быть оптимально использованы в экосистеме на базе 5G.

Заглядывая вперед, результаты проекта 5G-HUB вносят вклад не только в технологическое развитие, но и в определение лучших практик, архитектурных моделей и потенциальный вклад в будущие стандартизационные мероприятия. Опыт, полученный в ходе проекта, может повлиять на будущие версии стандартов 3GPP для дальнейшего развития интеграции TN-NTN.

В заключение, проект 5G-HUB можно рассматривать как технологический и концептуальный мост между наземными 5G-сетями и государственными спутниковыми коммуникациями нового поколения. Благодаря инновациям в интеграции TN–NTN, поддержке вертикального хэндовера и демонстрации непрерывности обслуживания для критически важных приложений, 5G-HUB вносит значительный вклад в создание европейской экосистемы безопасных, отказоустойчивых и интероперабельных коммуникаций, полностью соответствуя видению GOVSATCOM и стратегическим амбициям IRIS².

*Признаны экстремистскими организациями и запрещены на территории РФ.