Bell Labs: Интернет вещей навсегда изменит мир мобильной связи

Через десять лет вы, вероятно, сможете смотреть видео про котиков в разрешении 4K, 8K или 16K, но, чтобы это стало возможным, сетям мобильной связи в ближайшие годы понадобится модернизация, которая не только обеспечит более высокие уровни пропускной способности, но и предоставит новые мощности для обработки Больших Данных.

Системы, возможностями которых по доставке игр и мультимедиа на смартфоны сейчас хвалятся операторы, в предстоящие несколько лет придется полностью переработать, чтобы обеспечить поддержку датчиков, камер и систем дистанционного управления, уверен Маркус Уэлдон, президент Bell Labs.

Легендарный исследовательский центр сейчас входит в состав Alcatel-Lucent, которая сама может стать частью еще более крупного производителя оборудования мобильной связи, если Nokia получит добро властей на поглощение. Так что легко понять заинтересованность Уэлдона, который также занимает пост директора по технологиям Alcatel, в модернизации сетей сотовой связи и применяемых с ними систем обработки данных. Можно вспомнить, что за свою более чем полувековую историю Bell Labs уже не раз удавалось опередить свое время: в компании помимо прочего были изобретены лазеры, транзистор и Unix.

То, что происходит в мире мобильных технологий, — это начало волны не менее колоссальной, чем промышленная революция или рождение Интернета, уверен Уэлдон. Он имеет в виду распространение датчиков: к 2025 году, предсказывает глава Bell Labs, все происходящее в мире будет регистрироваться, а большинством машин можно будет управлять удаленно.

Те немногие датчики, которые уже есть сейчас, вроде камер видеонаблюдения и счетчиков автомобилей на скоростных магистралях, — это только начало, на сегодня мы снабдили приборами регистрации лишь ничтожную часть физического мира.

Даже простые устройства могут сообщать любопытную информацию. Так, с помощью трекеров активности Jawbone UP удалось подсчитать количество людей, которые проснулись из-за происшедшего в прошлом году в округе Напа землетрясения. Эту идею можно использовать и в логистике: недорогие беспроводные устройства, размещенные на упаковках, могли бы восполнять пробелы в работе систем отслеживания грузов.

Нынешние беспроводные сети попросту не в состоянии обслужить то количество предметов, которое будет выходить в эфир через десять лет, не говоря уже об обработке их трафика, считает Уэлдон. Операторам придется переработать системы сигнализации, осуществляющие передачу технических сообщений, которыми обмениваются устройства и сети, чтобы обеспечивать работоспособность связи.

К примеру, типичная базовая станция, смонтированная на вышке, сегодня посылает управляющие сигналы примерно для 1200 устройств. Этого может быть достаточно для обслуживания всех абонентов мобильной связи на определенной территории, но через десять лет, когда появятся многочисленные датчики и подключенные машины, одной базовой станции нужно будет обслуживать уже 300 тыс. устройств, указал Уэлдон.

Как и другие крупномасштабные вычислительные задачи, сигнализация переводится в облако. Но, поскольку связь между базовыми станциями и находящимися рядом с ними терминалами должна осуществляться практически в реальном времени, сигнализацию нельзя выполнять в гигантских региональных центрах обработки данных, подобных применяемым Google или Amazon, которых всего один-два на целую страну. Если управляющему сигналу нужно будет проходить через целый континент, связь вышки с терминалом прервется из-за превышения лимита времени ожидания, и ее придется начинать заново.

Поэтому такие вычисления нужно виртуализовать и распределять между оборудованием, находящимся ближе к сотовой вышке. Причем требования могут еще ужесточиться с переходом на сети 5G, в которых, согласно имеющейся в отрасли договоренности, задержка должна быть не больше 1 миллисекунды. Это необходимо, к примеру, для дистанционного видеомониторинга и управления оборудованием в режиме, близком к реальному времени. Поэтому сигналы и трафик, скорее всего, будут обрабатываться в разных центрах, находящихся соответственно на расстоянии не больше 10 и 100 километров от базовой станции, добавил Уэлдон.

Соты и сами станут распределенными. Несколько малых сот, расположенных ближе к абонентам, смогут, заменив одну крупную, которая обслуживала ту же территорию, одновременно использовать одни и те же частоты. Эпоха малых сот, предсказанная несколько лет назад, задержалась, в том числе из-за трудностей, связанных с многократным выполнением работы по монтажу базовой станции. Но с распространением новых подключенных устройств малые соты станут необходимостью, уверен Уэлдон.

Малые соты позволят осуществить дальнейшее совершенствование сетей: они располагаются достаточно тесно, чтобы пользоваться очень высокими частотами, работать в которых можно только на коротких дистанциях — до 100 метров. Возможность использования миллиметровых волн изучается несколькими группами исследователей, а в Федеральной комиссии США по связи в ближайшее время хотят обсудить предложение по раскрытию некоторых участков миллиметрового диапазона.