АНАЛІЗ ПЕРСПЕКТИВ ВИКОРИСТАННЯ ТЕРАГЕРЦОВОГО ДІАПАЗОНУ ЧАСТОТ ДЛЯ БЕЗПРОВОДОВИХ МЕРЕЖ ЗВ’ЯЗКУ СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

Анотація

Частоти від 100 ГГц до 3 ТГц є перспективними діапазонами для нового покоління систем безпроводового зв’язку через широкі смуги спектра. Ці частоти також пропонують потенціал для революційних застосувань, які стануть можливими завдяки новому мисленню та прогресу в пристроях, схемах, програмному забезпеченні, обробці сигналів і системах. Але перехід до реального використання терагерцового діапазону як частотного ресурсу при наданні послуг зв’язку для додатків у мережах безпроводового зв’язку спеціального призначення супроводжується безліччю проблем управління спектром, мережевого аналізу, проєктування та оптимізації архітектури цих мереж.

Новизна цієї роботи обумовлена тим, що, незважаючи на те, що в останні роки було опубліковано ряд публікацій оглядового характеру вітчизняних та зарубіжних авторів, у аспектах розвитку та специфіки можливих застосувань безпроводових мереж зв’язку терагерцового діапазону частот при вирішенні задач силовими структурами та силами спеціальних операцій не розглядалася. Особливу увагу автори акцентували на висвітленні вітчизняних розробок у галузі безпроводових систем доступу терагерцового діапазону.

Метою роботи є аналітичний огляд особливостей переходу до реального використання терагерцового діапазону частот як частотного ресурсу при наданні послуг зв’язку ресурсомісткими додатками безпроводових мереж зв’язку для перспективних застосувань під час вирішення спеціальних задач силовими структурами.

У роботі зроблено систематизований аналіз та класифікацію основних сфер перспективних застосувань безпроводових мереж зв’язку терагерцового діапазону частот при вирішенні задач силовими структурами спеціального призначення та наведено науково-дослідні задачі для переходу до реального використання терагерцового діапазону частот як частотного ресурсу при наданні послуг зв’язку для додатків спеціального призначення.

Розроблені в цій роботі авторські пропозиції для перспективних застосувань терагерцових мереж зв’язку силами спеціальних операцій або спеціального призначення є теоретичною основою створення методичного апарату для обґрунтування рекомендацій щодо вибору перспективних застосунків при використанні терагерцових мереж зв’язку силами спеціальних операцій при вирішенні задач спеціального призначення.

Посилання

1. Наритник Т. М. Аналіз терагерцових технологій та їх застосування для створення інноваційних розробок. Електронне наукове фахове видання – журнал «Проблеми телекомунікацій». 2017. № 1 (20). С. 25–30. URL: http://pt.journal.kh.ua (дата звернення: 10.01.2024).
2. Кравчук С. О., Наритник Т. М. Телекомунікаційні системи терагерцового діапазону: монографія. Житомир: ФОП «Євенок О. О.», 2015. 208 с.
3. Сайко В. Г., Наритник Т. М. Безпроводові системи зв’язку терагерцового діапазону: монографія. Німеччина: видавництво LAP Lambert Academic Publishing, 2019. 69 с.
4. Сайко В. Г., Одарченко Р. С., Абакумова А. О., Наритник Т. М., Наконечний В. С., Домрачев В. М., Толюпа С. В., Заблоцький В. Ю., Баховський П. Ф. Мережі мобільного зв’язку нового покоління 4G/5G/6G: монографія. Київ: ТОВ «Про формат», 2021. 200 с.
5. Майборода І. М., Стороженко І. П., Бабенко В. П., Кайдаш М. В. Огляд досягнень в терагерцових комунікаційних системах. Збірник наукових праць Національної академії Національної гвардії України. 2016. Вип. 1. С. 45–48.
6. Исаев В. М., Кабанов И. Н., Комаров В. В., Мещанов В. П. Современные радиоэлектронные системы терагерцового диапазона. Доклады ТУСУРа. 2014. № 4 (34). С. 5–21.
7. Косовець М. А., Товстенко Л. М. Класичні параметричні методи цифрового спектрального аналізу характеристических функцій 3D терагерцового ЛЧМ радіолокатора. Зв'язок. 2016. № 4.
   С. 53–58.
8. Косовець Н. А., Павлов О. И. Моделирование нелинейных элементов цифрового 3D радара. Зв'язок. 2016. № 2. С. 40–47.
9. Кременецька Я. А. Радіофотонні технології та пристрої телекомунікацій: монографія. К.: Друк «ТОВ Три К», 2019. 220 с.
10. Mohammed H. Alsharif. Toward 6G Communication Networks: Terahertz Frequency Challenges and Open Research Issues. Computers, Materials & Continua. 2021. vol. 66. no 3. pp. 2831–2839.
11. T.S. Rappaport. 6G and beyond: Terahertz communications and sensing. 2019 Brooklyn 5G Summit Keynote, Apr. 2019. [Online]. Available: URL: https://ieeetv.ieee.org/conference-highlights/keynote-tedrappaport-terahertz-communication-b5gs-2019 (дата звернення 10.01.2024).
12. Сайко В. Г., Наритник Т. М., Грищенко Л. М., Дакова Л. В., Лисенко Д. О., Кравченко В. І. Використання розподілених транспортних радіомереж терагерцового діапазону в рамках побудови мереж мобільного зв’язку нового покоління. Зв’язок. 2016. № 6. С. 16–21.
13. Сайко В. Г., Лисенко Д. О., Грищенко Л. М., Дакова Л. В., Кравченко В. І. Метод визначення оптимальних параметрів вікон прозорості в терагерцовому діапазоні. Телекомунікаційні та інформаційні технології. 2017. № 1. С. 11–17.
14. V. Saiko, V. Nakonechnyi, S. Toliupa, D. Serhrii. The method for reducing probability of incorrect data reception in radio channels of terahertz frequency range. 14th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TSCET) Conference Proceedings. Lviv-Slavske, Ukraine, February 20–24. 2018. S 11. № 215. # 174. 1043–1046.
15. Сайко В. Г., Наритник Т. М. Радіоканал доступу терагерцового діапазону для безпроводних радіосистем 5-го покоління. Вчені записки Таврійського національного університету імені В. І. Вернадського. Серія: технічні науки. 2018. Том 29 (68). № 1, частина 1. С. 51–55.
16. Сайко В. Г., Наритник Т. М., Баховський П. Ф. Надвисокошвидкісний канал радіодоступу терагерцового діапазону для мобільних мереж 4-го та 5-го поколінь. Технічні вісті. 2018. № 1 (47). С. 50–55.
17. Сайко В. Г., Нарытник Т. Н., Лутчак А. В. Анализ технических решений создания коммуникационных каналов в нелицензионном частотном диапазоне. Цифрові технології. 2016. № 20. С. 30–45.
18. Сайко В. Г., Наконечний В. С., Толюпа С. В., Даков С. Ю. Терагерцовий канал радіодоступу для комплексів безпеки систем виявлення прихованих об’єктів. Кібербезпека: освіта, наука, техніка. 2018. № 1(1). С. 17–25.
19. Спосіб захисту сфокусованим випромінюванням субтерагерцового діапазону зон і об’єктів від несанкціонованого проникнення: пат. 138429 Україна: МПК (2006): G08B15/00. № 201905643; заявл. 24.05.2019; опубл. 25.11.2019, Бюл. № 22.
20. Система низькоорбітального супутникового зв’язку із міжсупутниковими каналами зв’язку терагерцового діапазону: пат. 142478 Україна.№ 201911325; заявл. 21.11.2019; опубл. 10.06.2020, Бюл. № 11.
21. Kosovets M. A., Pavlov O. I., Tovstenko L. N. Integral-differential models of characteristic functions of 3D terahertz FMCW radar. Proceedings of the International Conference on Antenna Theory and Techniques (ICATT’2015). 21–24 April. 2015. Kharkiv. Ukraine, 2015. pp. 225–227.
22. M. Kosovets, O. Pavlov, L. Tovstenko. Studying the properties of different materials using Terahertz 3D Imager Radar. Proceedings of the International Conference on Antenna Theory and Techniques (ICATT’2017). 24–27 May. 2017. Kyiv. Ukraine. 2017. pp. 406–410. 
23. 2023 IEEE International Conference on Information and Telecommunication Technologies and Radio Electronics (UkrMiCo) - #61577 is now published in IEEE Xplore.
24. Ильченко М. Е., Кравчук С. А. Телекоммуникационные системы на основе высотных аэроплатформ. К.: НПП «Издательство «Наукова думка» НАН Украины». 580 с.
25. Рекомендация ITU-R P.838-3. Модель погонного ослабления в дожде, используемая в методах прогнозирования. (Вопрос МСЭ-R 201/3).
26. 26.White paper on RF enabling 6G – Opportunities and challenges from technology to spectrum. 6G Research Visions. April 2021. No. 13.
27. Jornet J. M., Akyildiz I. F. Channel Modeling and Capacity Analysis for Electromagnetic Wireless Nanonetworks in the Terahertz Band. IEEE Transactions on Wireless Communications. 2011. Vol. 10. Pp. 3211–3221.
28. Priebe S., Kurner T. Stochastic Modeling of THz Indoor Radio Channels. IEEE Transac-tions on Wireless Communications. 2013. Vol. 12. Pp. 4445–4455.
29. Han C., Bicen A. O., Akyildiz I. F. Multi-Ray Channel Modeling and Wideband Characteriza-tion for Wireless Communications in the Terahertz Band. IEEE Transactions on Wireless Communications. 2015. Vol. 14. Pp. 2402–2412.
30. 3GPP TS 37.340 V15.2.0: NR: Multi-connectivity; Overall description, Rel. 15 – 2018. URL: https://www.3gpp.org/ /ftp/Specs/archive/37_series/37.340/ (accessed: 31.07.2019).
31. Сайко В., Наритник Т. Модель побудови бездротової терагерцової мережі з підвищеною надійністю зв’язку. International Science Journal of Engineering & Agriculture. 2023. № 2(2), С. 166–181. URL:https://doi.org/10.46299/j.isjea.20230202.16 (дата звернення: 10.03.2024).
32. Сайко В. Г., Наритник Т. М., Баховський П. Ф. Модель підвищення показників якості обслуговування гетерогенної мережної інфраструктури терагерцового діапазону. Вчені записки Таврійського національного університету імені В. І. Вернадського. серія: технічні науки. 2023. Том 34 (73). № 1. С. 51–55.
33. 33.Hu, Rusek F., Edfors O. Beyond Massive MIMO: The Potential of Positioning With Large Intelli gent Surfaces. IEEE Trans. Signal Process. 2018. 66 (Apr), 1761–1774.
34. 34.He, Wymeersch H., Sanguanpuak T., Silvén O., Juntti M. Adaptive beamforming design for mmwave RIS-aided joint localization and communication. IEEE Wireless Communications and Networking Conference Workshops (WCNCW). 2020.