Ученые Самарского университета и Крымского федерального университета разрабатывают метод организации бесперебойной мобильной связи в условиях техногенных катастроф и природных бедствий. В перспективе разработка будет оформлена в виде мобильного приложения, которым смогут воспользоваться все желающие.
По итогам конкурсного отбора научных проектов по госзаданию Минобрнауки РФ в 2017 году Самарский национальный исследовательский университете имени академика С. П. Королева и Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского получили совместный грант на исследование «перспективных инфокоммуникационных технологий с использованием методов теоретической физики».
Исследования ведут коллектив научно-образовательного центра компьютерных исследований Самарского университета под руководством профессора Андрея Сухова и ученые Крымского университета. Они работают над организацией бесперебойной мобильной связи в условиях, когда вышки операторов сотовой связи (базовые станции) не работают.
«Современные смартфоны способны создавать самоорганизующиеся сети: находить другие мобильные устройства и передавать сигнал от одного аппарата другому через bluetooth или по wi-fi, превращаясь, таким образом, в базовые станции. Для этого им не нужна ни сотовая связь, ни Интернет», — объясняет суть метода профессор Андрей Сухов.
Эти технические возможности мобильных устройств востребованы при природных и техногенных катастрофах, а также в случаях массового отключения электроэнергии, как это было в 2015 году на полуострове Крым, утверждают ученые Самарского университета. В таких ситуациях перестает работать привычная цепочка: мобильный оператор — сотовая сеть — база-коммутатор.
Технология на самом деле не нова, ее уже применяли, но основная проблема заключается в том, что в условиях большого города сигнал от одного абонента до другого идет до 40 минут! Самарские ученые уверены, что смогут снизить временную задержку до долей секунды.
Принцип действия, разработанный учеными, таков: сигнал в виде зашифрованных данных передается от одного мобильного телефона к другому до тех пор, пока не найдет конкретного адресата. При этом смартфоны, не задействованные в сеансе связи, являются лишь проводниками сигнала, а значит, их владельцам совсем необязательно «поднимать трубку», чтобы участвовать в процессе соединения определенных абонентов.
Такая технология позволяет не только оставаться на связи в чрезвычайных ситуациях группам спасателей и медиков, но и транслировать широким потоком видео в центральный штаб МЧС и передавать актуальную 3D-панораму местности.
«У этой темы есть предыстория, — отмечает профессор Андрей Сухов. — Бакалавр СГАУ Дмитрий Чемоданов предложил использовать методы теоретической физики для описания явлений в современных инфокоммуникационных технологиях».
Кроме того, Андрей Сухов и Дмитрий Чемоданов разработали ряд уникальных методов построения маршрута в сообществе мобильных устройств.
«Если вы, например, передаете сигнал из одного корпуса Самарского университета в другой, то он может идти долго — через все телефоны, находящиеся в округе, — объясняет Андрей Сухов. — Мы же предложили способ построения кратчайшего маршрута с минимальным числом переприемов».
Метод заключается в расчете конечного количества переходов между двумя мобильными устройствами.
«Первое устройство дает широковещательный сигнал, который поступает на ближайшие телефоны — это первый уровень (окрестность), далее сигнал идет на соседние устройства — это второй уровень и т. д. до достижения конечной точки. Построение самого маршрута идет во время обратного прохода, когда широковещательный запрос рассылает конечный узел маршрута», — добавляет Андрей Сухов.
Полученный короткий путь исследователи и берут за основу.
Эта инновационная разработка ученых Самарского университета уже не только теоретическая, проведены первые эксперименты. Ученые Самарского университета создали прототип устройства на основе мини-компьютера и обычного смартфона, который снабжен специальным программным обеспечением, также разработанном в вузе. Пока связь удалось установить между мобильными мини-компьютерами типа Banana Pi. Время связи между двумя устройствами составляет около 5 миллисекунд, передать видео можно только на небольшие расстояния — впереди большая работа по усовершенствованию программного пакета. К примеру, связь между корпусами Самарского университета займет несколько секунд. Впоследствии это обеспечение оформят в виде мобильного приложения, пользоваться которым смогут все желающие.
«Вместе с коллегами из Крыма мы проводим эксперименты, по результатам которых уже подготовлены научные статьи в ведущие журналы», — говорит Андрей Сухов. — Работающий же экземпляр устройства мы намерены представить в конце 2017 года.
В рамках гранта ученые Самарского университета также планируют открыть в Крымском университете аспирантуру по направлению «компьютерные науки». Тематика аспирантуры, кроме сетевых технологий, будет содержать вопросы ИТ-безопасности, поскольку комплексная заявка самарских и крымских ученых включает и вопросы обеспечения безопасности интернет-технологий, в том числе с помощью программно-конфигурируемых сетей.
Руководители проекта уверены, что студенты вуза не останутся в стороне от исследований и разработок научного коллектива и приглашают студентов и магистров к сотрудничеству, а также поступлению в аспирантуру Самарского университета по этой тематике.
Для справки:
Над новыми технологиями в Самарском университете работает коллектив научно-образовательного центра компьютерных исследований (НОЦ КИ-208): главный научный сотрудник Андрей Сухов, старшие научные сотрудники Евгений Сагатов, Данил Полукаров, младший научный сотрудник Никита Виноградов, лаборанты Дмитрий Филимонов, Никита Сухов, Константин Ловцов, Владислав Цеханский.
