Громкая новость минувшей недели: Япония сообщила о старте программы по развитию мобильной связи шестого поколения (6G). Какие возможности открывает этот новый горизонт, выяснял «Огонек».

Алексей Фролов, Центр по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами данных Сколковского института науки и технологий. Записала Елена Бабичева.

В этом году мир ожидает массовый переход на стандарт 5G — пятое поколение сотовой связи. К нему примериваются уже не первый год: в конце 2018-го одна из компаний запустила 5G-сеть в США, в начале 2019-го связь нового поколения заработала в Южной Корее и некоторых городах Швейцарии, затем — в тестовом режиме — в нескольких городах Китая. По прогнозам аналитиков, к концу 2020 года общее число подключений к этой технологии по всему миру достигнет 205 млн, из которых на США придется 28 млн, а на Китай — 143 млн. Через пять лет (опять же по прогнозам) США увеличат свое присутствие в этой сети до 318 млн подключений, а основная доля придется на Китай, в котором ожидается более миллиарда подключений к этой технологии, что автоматически сделает его лидером в этом направлении.

И вот теперь в гонку технологий включилась Япония, которая неожиданно заявила о начале работы над запуском мобильной связи 6G. Ни много ни мало. Зачем? Чтобы не допустить китайского технологического доминирования.

«В ближайшем будущем доминирование над беспроводной связью будет равносильно управлению миром»,— заявил американский политик, бывший спикер палаты представителей Конгресса республиканец Ньют Гингрич. И, возможно, именно этими соображениями руководствуется Министерство внутренних дел и коммуникаций Японии. Оно надеется взять реванш и уже формирует экспертное сообщество, в которое вошли ученые из Токийского университета и представители крупных технологических компаний, для подготовки к запуску новой технологии мобильной связи.

Пределы роста

Для обычного пользователя ключевой фактор всех известных «ярусов» G — скорость передачи данных: каждое новое поколение «быстрее» предыдущего.

Самое передовое на сегодня — сети пятого поколения, в которых максимальная скорость может достигать 35 Гбит/с. Так вот от заявленного японцами шестого поколения ожидается фантастический прорыв — в сетях 6G скорость передачи данных может составить от 100 Гбит/с до 1 Тбит/с. Скорости важны, чтобы поддерживать технологию виртуальной реальности и передавать большие видеопотоки, видео с высоким разрешением (при высокой скорости улучшается качество видео). Кроме того, сверхскорости помогут поддерживать продвинутые сервисы, с той же виртуальной и дополненной реальностью, например. Такой задачи прежде не было, а верхом совершенства считались показатели, предлагаемые поколением 5G, которых удалось добиться с помощью применения сложных алгоритмов детектирования и декодирования сигнала. Теперь, однако, заявлен горизонт, характеристики которого просто фантастичны. Хотя надо иметь в виду: уже сегодня скорости настолько высокие, что текущее поколение сотовой связи подбирается к пределам возможного, а обещанный японцами очередной технологический рывок таких пределов достигает. То есть наращивать скорость передачи данных и дальше (скажем, в тысячу раз) скорее всего при имеющихся технологиях уже не получится.

Да и зачем? Ведь одной из ключевых причин перехода от сотовых сетей 4G к сетям 5G стала не скорость передачи, а необходимость поддержки межмашинного взаимодействия. А распространение и развитие этой технологии в мире укладывается в два ключевых сценария.

Прежде всего это URLLC (Ultra-reliable and low-latency communication) — сверхнадежная связь с низкой задержкой, которая важна для таких приложений, как промышленный интернет, интеллектуальные сети, удаленная хирургия и интеллектуальная транспортная система. Классический пример — беспилотный автомобиль, где важна именно ультранадежная передача (без нее велика вероятность столкновения или другой аварийной ситуации).

Другой сценарий, который предусматривает 5G, связан с массовым подключением устройств к интернету (Massive machine type communication). Например, «интернет вещей» подразумевает соединение напрямую и взаимодействие друг с другом разных устройств практически без вмешательства человека. В эпоху 5G новые приложения разрабатываются для обслуживания огромного количества таких «вещей». Представим ситуацию очень плотной сети, когда на квадратный километр работает, скажем, 200 тысяч датчиков. И от каждого надо принять сигнал и поддерживать эту связь. Трафик при этом довольно сложно предсказать, он спорадический. В этой ситуации нет необходимости в больших объемах передачи данных, зато важно поддерживать максимальный уровень подключений.

Вряд ли эти сценарии кардинально изменятся с появлением 6G.

Эволюция без революции?

Японская заявка прозвучала громко. Но на самом деле даже концепции 6G как таковой еще нет. Ученые пока задаются вопросом, как строить эту сеть. Хотя новые требования, сомнений нет, скоро появятся. Например, чтобы повысить скорость передачи данных, необходимо делать меньше соты, чтобы расстояние между передатчиками было меньше, а сеть — более плотной. Кроме того, алгоритм создания этой сети, безусловно, еще будет дорабатываться, и сама сеть 6G будет улучшаться.

Но все же: такого существенного выигрыша, как при переходе с прежних «ярусов» G на новые (вплоть до 5G), не будет.

Переход с 3G на 4G можно было бы назвать технологической революцией: тогда ввели турбокоды и существенно снизили вероятность ошибки, была также масса открытий в области обработки сигнала, различных методов доступа. Сегодня все эти методы более или менее развиты, а на пути к «пятерке» происходили лишь улучшения существующих решений.

Если этот вектор заложен и в проект 6G, то нас ждет некая эволюция, но не революция. Ее, впрочем, тоже нельзя исключать: сегодня наиболее перспективное направление для развития — метод машинного обучения, стремление сделать сети более интеллектуальными, и, если исследования по созданию сети нового поколения будут двигаться в этих направлениях, все сложится иначе.

Стоит отметить еще один аспект: с развитием технологий меняются и требования к оборудованию, работающему с передачей данных. Еще несколько лет назад для передачи данных использовались базовые станции — те самые соты. Но современная мировая тенденция — все переносить в облачные технологии, в том числе и сотовую связь. При этом базовая станция, по сути, это некая программа, которая «крутится» в облаке и обрабатывает сигнал. Что предложит по этой части японский проект, пока загадка. И она интригует.

А теперь несколько слов о нас. В России охват сетями 5G планируется лишь к 2024 году, а российские разработки в области технологий не только пятого, но и четвертого поколения существенно отстают от зарубежных. Лишь в середине минувшего года была начата разработка отечественного оборудования для пятого поколения мобильной связи и только в сентябре Сколковский институт науки и технологий запустил базовую станцию для создания пилотной зоны 5G. Отечественного оборудования для создания технологии пятого поколения, правда, пока нет. Да и с сетями 4G у нас не сильно лучше: имеется оборудование, работающее на технологии уплотнения сигнала, есть решения для управления политикой обслуживания и построения сетей виртуальных операторов, но в то же время решения для сетей радиодоступа, транспортной и опорной сети в стране — в зачаточном состоянии. Покрытие 4G у нас пока только в крупных городах.

Так что пока Япония собирается улучшать пятое поколение сотовой связи и внедрять 6G, Россия «догоняет» процесс.