Интегрированный центр IT МФТИ — различия между версиями

Текущая версия на 14:03, 2 апреля 2013

Сергей Гаричев, декан факультета радиотехники и кибернетики МФТИ, д.т.н.	Виктор Классен, генеральный директор ЗАО "Радиокомпания "Вектор", д.т.н., профессор	Юрий Чекушкин, зам. декана факультета радиотехники и кибернетики МФТИ по развитию

Факультет радиотехники и кибернетики МФТИ – один из старейших на физтехе, – приложил много сил для выполнения программы развития МФТИ как Национального исследовательского университета.

Ключевым проектом факультета является разработка, проектирование, строительство и эксплуатация Интегрированного центра информационных и телекоммуникационных технологий (Рис. 1). Здесь объединены следующие основные части:
a) спутниковый хаб iDirect INFINITY 5IF (США, штат Вирджиния) – один из крупнейших в Европе, имеющий возможность одновременной работы в C-, Ku-, Ka-диапазонах, в каждом одновременно с пятью геостационарными ИСЗ;
b) гибридный суперкомпьютер на базе процессоров Intel и NVidia, «заточенный» под моделирование в области биоинформатики и фармакологии, геофизики и систем реального времени;
c) ситуационный центр с развитыми средствами 2D– 3D–визуализации, обработки и интерпретации результатов моделирования (рис. 1);
d) несколько высокотехнологичных лабораторий, организованные базовыми кафедрами факультета радиотехники и кибернетики.

Рис. 1 Интегрированный Центр IT МФТИ

Центр создаётся в основном на средства программы «Национальный исследовательский университет» МФТИ, а также на средства гранта Правительства РФ, полученным ведущим учёным Intel В.М. Пентковским (в настоящее время в создание Центра вложено около 176 млн. руб.).

Рис. 2 Сферы применения Интегрированного центра

При разработке и создании «Интегрированного центра информационных технологий» мы преследовали три основные цели (Рис. 2):
1) учебная цель – студенты-старшекурсники должны научиться работать с «живой» аппаратурой, современного, высочайшего уровня антеннами (не только зеркальными, но и ФАР), передатчиками различных диапазонов, приёмниками и усилителями, модемами, в т.ч. с рекордными скоростями передачи, с суперкомпьютерами, с различными устройствами и методами визуализации результатов моделирования и эксперимента.

Студенты должны научиться разрабатывать «типичные» варианты всех этих устройств, должны, как и в физтеховском курсе общей физики, пройти целый «лабник» – набор лабораторных работ, который позволяет чётко понимать, как работает современный радиолокатор или устройство космической связи. Другой набор учебных задач – довузовская подготовка школьников, олимпиады и т.д. – силами физтеховской заочной физико-технической школы, имеющей соответствующий мандат от Минобра, а также дистанционное чтение лекций (в дуплексном режиме и режиме мультикаст) ведущими профессорами мира; физтех планирует в ближайшее время привлечь (associate professor) более 400 профессоров из университетов, имеющих выдающиеся достижения в разных научных сферах.

2) научные задачи – студенты-старшекурсники, аспиранты и преподаватели должны разрабатывать в лабораториях, научно-образовательных центрах факультета радиотехники и кибернетики МФТИ новейшие антенны, в том числе активные цифровые ФАР, различные типы радиолокаторов, приёмники и передатчики, особенно в диапазоне 30÷300 ГГц, моделировать и оптимизировать их параметры на имеющихся и будущих суперкомпьютерах.
Спутниковый хаб iDirect позволяет создавать творческие коллективы межуниверситетские, интернациональные, обеспечит доступ к суперкомпьютерам удалённых пользователей, а также доступ к базе знаний физтеха. Научные семинары и коллоквиумы (межуниверситетские) особо просто организуются благодаря имеющемуся софту хаба (Рис. 3).

3) коммерческие задачи – в первую очередь связаны с вышеперечисленными учебными и научными. Ведь обучение на современном уровне – это серьёзный бизнес; Ирландия, с которой физтех работает в рамках подписанной «Дорожной карты», объявила экспорт высшего образования задачей №1. Новый современный инструментарий – симбиоз крупнейшего в Европе спутникового хаба iDirect и суперкомпьютера Intel позволяет браться за выполнение многих прорывных НИОКР, тендеры на которые регулярно объявляет Правительство РФ. Наконец, предоставление традиционных услуг спутниковой связи тоже даёт хороший доход для любого хаба, и в первую очередь в Ku-диапазоне.

Аппаратные возможности

Укажем на основные аппаратные возможности IT-центра:

• антенны С-диапазона (11, 3 метра), Ku-диапазона (7, 3 метра; 2, 4 метра; 1, 8 метра), Ka-диапазона (4, 8 метра; 1, 2 метра) (Рис. 4);
• передатчики всех диапазонов мощностью до 150 Вт;
• модемы iDirect 3 100 (скорость в прямом канале до 17 Мбит/с, скорость в обратном канале до 5, 9 Мбит/с, топология STAR); iDirect 5 300 (скорость в прямом канале до 17 Мбит/с, скорость в обратном канале до 7, 9 Мбит/с, топология STAR, SCPC); CDM 570L (скорость до 2 Мбит/с, топология SCPC); Newtec EL478 (скорость до 160 Мбит/с, топология SCPC);
• анализаторы спектра Anritsu Spectrum Master с общим диапазоном от 100 КГц до 43 ГГц;
• гибридный суперкомпьютер Intel + NVidia на 50 Тфлоп;
• средства визуализации – 6 проекционных видеокубов Delta DVS (разрешение 4 200 х 2 100), система обратной проекции для трёхмерного моделирования AMS – RP75 и система видеоконференцсвязи Tandberg.
  

Рис. 4 Новые станции спутниковой связи от Радиокомпании «Вектор» на тестировании в Интегрированном центре IT МФТИ

Реальность и планы на 2013 год

Возможность на самом современном оборудовании экстра-класса проводить для старших курсов лабораторные работы по технологиям спутниковой связи, сегодня реализована в виде набора VSAT-оборудования и измерительных приборов, полученных радиотехническим факультетом для студенческого КБ по гранту Минобразования. Недавно более 8 000 российских средних школ были подключены к сети Интернет через VSAT-станции – сегодня часть этих школ подключены через хаб iDirect к физтеху, планируется работа физтехшколы с использованием новых технологий.

Рис. 5 Дистанционное образование на Физтехе

В настоящее время (осенний семестр 2012г.) д.т.н. Кондратьев В.В. из Ситуационного Центра на физтехе через спутник «Ямал» читает курс лекций «Современный бизнес-инжиниринг для физтехов» не только для физтехов, но и для старшекурсников КГТУ им. А.Н. Туполева (города Казань и Чистополь) (Рис. 5).
Научные исследования больше связаны с С- и Ka-диапазонами (Рис. 6).

Рис. 6 Симбиоз спутникового Хаба, суперкомпьютеров и «ожерелье» исследовательских лабораторий

По С-диапазону на базе относительно небольшой антенны 11, 3 метра предполагается силами студентов и аспирантов факультета спроектировать радиолокатор с облучающей ФАР (схема гибридной зеркальной антенны) для наблюдения за мусором в ближнем космосе. Дело в том, что в связи с засорением космоса возникла опасность столкновений действующих аппаратов с мусором. Для решения технических проблем по безопасности ИСЗ нужны постоянные наблюдения за фрагментами космических конструкций, ракет и т.д. Близка к этому и относительно новая задача наблюдения за низкоорбитальными «наноспутниками».

В Ka-диапазоне относительно большая антенна 4, 8 метра вместе с хабом будет использоваться для исследования распространения радиоволн, тестирования различных аппаратных решений в национальной программе РСС/ВСД (обеспечение ШПД для физических абонентов в сочетании с услугой спутникового вещания). Возможность спутникового хаба управлять многими тысячами VSAT-станций позволяет подключиться к физтеховским суперкомпьютерам и другим университетам, моделировать основные узлы современных радиоэлектронных систем, проводить межуниверситетские научные семинары.

Коммерческая составляющая проекта предполагает предоставление услуг видеоконференцсвязи, дистанционного образования, организацию облачных вычислений, доступ к суперкомпьютеру, доставку Интернет-контента. Кроме того, выпускаемые в Сборочном цехе ЗАО «Радиокомпания «Вектор» мобильные комплексы спутниковой связи (см. статью в настоящем каталоге), по умолчанию подключены к хабу МФТИ; программа дистанционного зондирования Земли с помощью беспилотного летательного аппарата в лазерном диапазоне, поддержанная фондом «Сколково», тоже ориентируется на использование возможностей Интегрированного Центра МФТИ.

Журнал "Технологии и средства связи" №6(93), часть 2, 2012 - специальный выпуск "Спутнковая связь и вещание-2013". (с) "Гротек", 2012