Будущее уже на пороге, вопрос только в том, куда смотреть.
На Changshou Road в Шанхае острый глаз может заметить странный прямоугольный объект на вершине офисного квартала: это набор из 128 миниатюрных антенн.
Пешеходы на Манхэттене могут увидеть аппарат, который выглядит как видеокамера на стойке, но перемещается толчками по кругу и имеет странный, похожий на рог, выступ там, где должны быть линзы. Он испускает узкий луч радиоволн на здания, так что они могут отразиться на своем пути к приемнику.
Кампус университета Суррея в Гильдфорде, Англия, усеян 44 антеннами, которые формируют виртуальные беспроводные ячейки, следующие за прибором.
Эти антенны – авангард нового поколения беспроводных технологий.
Хотя предыдущая партия, которую коллективно называют «четвертым поколением» или 4G, все еще используется во многих странах, телекоммуникационная индустрия уже начала работать над следующим, 5G.
12 февраля компания AT&T, второй по величине мобильный оператор Америки, заявила, что начнет тестировать прототип изделия с 5G схемой в помещениях – вслед за такой же сентябрьской новостью номером один от Verizon.
Южная Корея хочет готовую и работающую сеть 5G к моменту зимней олимпиады 2018 года; Япония хочет того же к летним играм 2020. Когда индустрия устроит свой ежегодный слет, Мобильный мировой конгресс в этом месяце в Барселоне, 5G будет стоять во главе угла.
Мобильные средства связи прошли долгий путь от Мартина Купера из Motorola (на фотографии), изобретателя DynaTAC, первого коммерчески доступного ручного набора, продемонстрированного в 1973 году. В начале 2000-х, когда технология 3G сделала возможной работу в интернете с мобильных телефонов, операторы выбросили более $100 млрд на радиочастотные лицензии – только для того, чтобы обнаружить, что технологию, которую согласилось использовать большинство, сложнее внедрить, чем ожидалось.
Появление 5G скорее всего принесет очередной всплеск инвестиций, так же как и заказы на 4G, достигшие пика.
Целью является возможность предложить пользователям никак не меньше, чем «восприятие безграничной мощности», говорит Рахим Тафазолли, директор инновационного центра 5G в университете Суррея. Редкостью станет устройство, не имеющее беспроводного подключения, от самоходных автомобилей и дронов – до датчиков, промышленных машин и бытовых приборов, которые вместе составляют «интернет-вещи» (ИВ, IoT).
Легко отбросить все это, по словам Кестера Манна из исследовательской компании CCS Insight. Когда речь идет о 5G, многое все еще «висит в воздухе»: не только вопрос, какой диапазон радиочастот будет использоваться, но и каким стандартам придется соответствовать изготовителям сетевого оборудования и ручных аппаратов.
Телекоммуникационные фирмы достигли консенсуса только по набору жестких «требований».
Наиболее важными являются скорости соединения до 10 Гб в секунду и время отзыва («ожидание») менее 1 миллисекунды.
Но ускорение реально. Южная Корея и Япония – передовики в проводном широком диапазоне, и олимпийские игры являются возможностью показать миру, что эти страны намерены также остаться впереди и по беспроводным технологиям, даже если это будет означать, что им придется усовершенствовать свои 5G сети для соответствия мировому стандарту, как только его согласуют. И AT&T, и Verizon рано инвестировали в 4G и хотели бы лидировать снова с 5G.
Рынок сетевого оборудования достиг пика, как показывают последние результаты от Ericsson и Nokia, так что изготовителям понадобятся новые группы потребителей нового поколения продуктов.
Со стороны спроса также накапливается давление для лучшей инфраструктуры. Быстрый рост потока данных будет продолжаться в обозримом будущем, говорит Сандип Ранган из NYU Wireless, кафедры университета Нью-Йорка.
Согласно одной из оценок, сети должны быть готовы к тысячекратному увеличению объема данных в первой половине 2020-х. Радиодиапазон, используемый 4G, который в основном расположен ниже 3 ГГц, заканчивается и, таким образом, становится дороже. Аукцион в Америке в прошлом году дошел до суммы $45 млрд.
Но путь в 5G рай не будет легким. Это не только телекоммуникационные компании-завсегдатаи, которые захотят сказать свое слово в этой «матери всех сетей». Медиа-компании захотят приоритета при щедрой раздаче диапазонов, чтобы иметь возможность транслировать фильмы с еще более высоким разрешением. Большинство IoT фирм не будут нуждаться в широком диапазоне, но захотят, чтобы их комплекты датчиков работали на одном наборе батареек годами – так что они захотят, чтобы 5G стандарт был поставлен на премиум или низкое потребление энергии.
Фирмы онлайн-игр будут беспокоиться о времени ожидания: игроки будут жаловаться, что оно слишком долгое.
Наиболее важный комплект новых участников – это фирмы информационных технологий. Подобия Apple, IBM и Samsung имеют большой интерес не только в продаже большего количества смартфонов и других мобильных приспособлений, но и в IoT, что явно создаст новую большую волну доходов для них и для других компаний.
Компания Google, которая уже эксплуатирует высокоскоростные стекловолоконные сети в северных городах Америки и может соблазниться постройкой беспроводной сети, продемонстрировала интерес к 5G. В 2014 году она приобрела Alpental Technologies, стартап, который разрабатывал дешевый высокоскоростной коммуникационный сервис, использующий крайне высокие радиочастоты, известные как «миллиметровые волны» (mmWave), полосы диапазона выше 3 ГГц, в которых должна поселиться большая часть 5G.
Удовлетворить всех этих игроков будет нелегко, предсказывает Ульф Эвальдссон, главный технологический инженер компании Ericsson.
Вопросы диапазона могут быть самыми легкими в решении, частично из-за того, что Мировая радиокоммуникационная конференция, созданная по международному договору, решит их. Ее последний созыв, в ноябре, не смог согласовать частоты для 5G, но ожидается, что это будет сделано во время следующего созыва, в 2019 году.
Скорее всего, она займет место в микроволновом диапазоне.
Тесты наподобие ранее упомянутого, на Манхэттене, которые проводят исследователи из NYU Wireless, показали, что такие частоты можно использовать для 5G. Хотя они блокируются даже тонкими препятствиями, их можно заставить отражаться вокруг них.
Впервые не будет конкурирующих наборов технических правил, как было в случае с 4G, когда LTE, нынешнему стандарту, изначально угрожал WiMax, финансируемый компанией Intel, изготовителем чипов. На сей раз, похоже, никто не собирается играть роль Intel.
Помимо этого, 5G столкнется с сильным конкурентом, особенно внутри помещений: пользователи смартфонов все больше используют Wi-Fi подключения для звонков и текстов, наравне с данными. Это значит, что им нужно все меньше мобильного соединения. И не важно, насколько потрясающе быстрым оно может быть.
Эволюция или революция?
Технология разделяет индустрию по-другому, говорит Стефан Тераль из IHS, фирмы по исследованию рынка. Один лагерь, говорит он, хочет, чтобы 5G «пошло по эволюционному пути, используя все, что есть, и делая его лучше».
Это включает многих существующих изготовителей сетевого оборудования и некоторых операторов, которые хотят защитить свои существующие инвестиции и делать по одному шагу за раз.
К примеру, 11 февраля Qualcomm, фирма дизайна чипов, представила первый в мире 4G чипсет, который позволяет ускорить передачу данных до 1 гигабита в секунду.
Это получается благодаря использованию техники, которую называют «агрегирование носителя», и он может комбинировать до 10 беспроводных потоков данных по 100 Мб в секунду.
Другой лагерь, объясняет г-н Тераль, отдает предпочтение революционному подходу: прыгнуть сразу к передовой технологии.
Это может значить, к примеру, оставление позади традиционной сотовой структуры мобильных сетей, в которой одна антенна связывается со всеми устройствами в своей ячейке. Вместо этого один комплект маленьких антенн будет посылать концентрированные радиолучи для сканирования устройств, затем второй комплект будет подключаться, по мере того как каждое устройство попадает в пределы досягаемости.
Это также может означать анализ данных об использовании для прогнозирования вида взаимодействия, которое понадобится пользователю в следующий раз, и соответственно адаптировать сеть – техника, которую хочет разработать 5G инновационный центр в университете Суррея.
Одним из наиболее откровенных представителей революционного лагеря является компания China Mobile.
Для Чин-Лин И, ее главного научного консультанта, беспроводные сети в нынешнем виде более не являются экологически безопасными. Антенны используют все больше энергии для проталкивания каждого дополнительного мегабита сквозь воздух.
Позиция компании, говорит специалист, основана на необходимости: поскольку компания является самым крупным носителем в мире, с 1,1м 4G базовыми станциями и 825 миллионами пользователей (больше, чем у всех европейских операторов, вместе взятых), проблемы с нынешней архитектурой сети обостряются за счет масштабов компании.
Скептики подозревают, что это действует «промышленный заговор», который работает в пользу китайских производителей и снижает лицензионные платежи держателям патентов, которые им приходится платить. Чем больше отличие 5G от 4G, тем выше шансы, что Китай сможет сделать свою интеллектуальную собственность частью стандарта.
Какова бы ни была мотивация, видение г-жой Чин-Лин И окончательного дизайна сетей 5G разделяют многие. Они не только будут «сверхбыстрыми», говорит она, но и «зелеными и мягкими», имея в виду значительно меньший энергетический голод и полный контроль программным обеспечением.
Как и компьютерные системы до них, многое из специализированной сетевой аппаратуры, такой как процессорные блоки, расположенные на каждой сотовой башне, станут «виртуальными» – вот так они будут заменены программным обеспечением, которое значительно проще реконфигурировать.
Беспроводные сети станут немного похожи на программирование в онлайн «облаке», и в некотором смысле сольются с ним, используя то же стандартное программное обеспечение.
Уже начались дискуссии о том, как 5G изменит структуру промышленности. Один вопрос – станет ли беспроводной доступ предметом еще большего широкого потребления, говорит Четан Шарма, консультант по телекоммуникациям. Согласно его оценкам, доля операторов в общих доходах промышленности уже упала ниже 50% в Америке, в то время как остальной доход уходит к мобильным сервисам, таким как приложения Фейсбука для смартфонов, которые зарабатывают деньги на рекламе.
Переключение на 5G может помочь операторам обратить вспять этот спад путем разрешения им делать такие вещи, как продавать собственный видео контент. Но проще представить ускорение их спада, превращая их в низкорентабельные «глупые трубки».
Если так, дальнейшая консолидация уже высококонцентрированной индустрии может стать неизбежной: некоторые страны могут остаться всего с одним провайдером беспроводной инфраструктуры, так же как они зачастую имеют только одного поставщика воды.
Если недавняя история IT после подъема облачного программирования может послужить примером – с компаниями типа Dell, HP и IBM, пытающимися удержаться на плаву, – изготовители сетевого оборудования также могут оказаться в стесненных обстоятельствах.
Eriksson и Nokia уже делают почти половину своих продаж путем управления сетями от имени операторов.
Но 5G может наконец-то привести к тому, о чем уже давно говорят, утверждает Bengt Nordstrom из Northstream, еще одной консультационной фирмы: взаимопроникновение изготовителей компьютеров и телекоммуникационного оборудования – по мере того, как стандартизация и низкая доходность заставит их объединиться. В прошлом году Eriksson сформировала партнерство с HP и позднее с Cisco. В определенный момент может последовать полное слияние.
Огромные, уродливые мачты мобильных телефонов также будут реже попадаться на глаза. Антенн будет больше, это точно, но они уменьшатся. Помимо прямоугольной конструкции, которую China Mobile испытывает в Шанхае, она также экспериментирует с более маленькими, изящными «плитками», которые могут комбинироваться и, скажем, встраиваться в надпись на стене здания. В этом смысле, помимо некоторых прочих достижений, будущее мобильных телекоммуникаций будет невидимым.
