Сети сотовой связи стремительно умнеют — в недалеком будущем на их основе будет создана цифровая копия реального мира, где физические предметы взаимодействуют друг с другом и виртуальной реальностью как единое целое. К сетям будет подключено буквально все — произойдет цифровизация всех отраслей и появятся услуги для бизнеса и личных повседневных нужд, которые сейчас кажутся фантастикой.
Фото: пресс-служба Ericsson
Фото: пресс-служба Ericsson
Цифровая копия физического мира
События этого года показали важность цифровых технологий и сетей связи, и очевидно, что со временем их значимость будет только расти. Это приведет к тому, что физическая и цифровая реальности постепенно будут все теснее переплетаться между собой: появятся киберфизические системы, связывающие людей и физические объекты (машины и любые другие предметы) с помощью сетей и компьютерных вычислений. У каждого окружающего нас предмета появится своя цифровая копия, с помощью которой он будет связан с виртуальным миром. При этом киберфизические системы будут мониторить и контролировать использование любых устройств, чтобы сделать их применение максимально эффективным и безопасным.
Для создания цифровой копии любой вещи понадобятся данные — их можно получить с помощью сетей связи и сенсоров. Чтобы физические предметы корректно взаимодействовали с цифровым миром и друг другом, потребуется постоянно обрабатывать информацию, поступающую из разных источников. Например, соединив данные от сетей с данными от камер видеонаблюдения и инерциальных измерительных блоков (обычно — гироскопов и акселерометров), можно будет с высокой точностью определить местоположение любого предмета в пространстве.
Машины умнеют при подключении к сети
Машины будут становиться все более автономными и обрастать все большим набором когнитивных функций. Со временем все они станут частью единой когнитивной системы, благодаря чему смогут лучше распознавать окружающий мир и взаимодействовать друг с другом. Умные машины смогут с помощью сенсоров оценивать окружающую обстановку и подстраиваться под происходящее вокруг них при принятии решений в случае неопределенности или наличия выбора. В таких машинах будут предусмотрены три основных подсистемы: датчики, считывающие информацию, актуаторы, отвечающие за приведение механизмов в движение, и контроллеры, управляющие актуаторами. Примеры умных машин — промышленные роботы, устройства для распознавания или синтезирования голоса и автономный транспорт. Этими умными машинами будут управлять экспертные системы искусственного интеллекта.
Сеть сотовой связи станет платформой, на базе которой будет создана автоматизированная среда, соединяющая умные машины — таким образом, автономный транспорт и роботы смогут участвовать в коммуникациях за счет обмена данными. Для общения с машинами потребуются новые технологии сжатия и обработки видео, поскольку используемые сейчас видеокодеки оптимизированы для восприятия информации людьми, а машинное восприятие отличается от человеческого.
Общение умных машин друг с другом — важный аспект, который также нужно предусмотреть. Для эффективного и стабильного межмашинного взаимодействия машинам требуется понимание того, что из себя представляет общение в терминах возможностей, намерений и потребностей. Для этого потребуются семантические технологии.
Способность к познанию — одна из наиболее ценных возможностей умной машины. Когнитивные машины способны самообучаться в процессе взаимодействия с окружающей средой. Они формулируют гипотезы и выстраивают разумную аргументацию, дают рекомендации и действуют, а еще они будут адаптироваться и справляться с непредсказуемыми ситуациями. Сети будущего смогут обеспечить машины всем необходимым — восприятием, способностью точно определять местоположение и использовать вычислительные возможности.
Интернет чувств
В сетях связи будут передаваться данные от множества сенсоров, собирающих видео, звуковую информацию и тактильные ощущения. Так сформируется интернет чувств — люди получат возможность чувственного восприятия на расстоянии. Интернет чувств будет отвечать за плавное взаимодействие людей с вещами и машинами на расстоянии — так станут возможными полноценные медицинские проверки на расстоянии, голографические коммуникации и даже отпуск в виртуальной реальности. Кроме того, интернет чувств окажет положительное влияние на экологию, поскольку потребность в путешествиях сократится.
В ближайшие годы ожидается прорыв в разработке сенсоров и актуаторов, ответственных за передачу запаха и тактильных ощущений. При использовании совершенных тактильных устройств во время проведения любых операций на расстоянии виртуальные объекты будут восприниматься в точности как реальные. А с появлением 3D-дисплеев светового поля отпадет потребность в очках дополненной реальности для голографических коммуникаций.
Фото: пресс-служба Ericsson
Фото: пресс-служба Ericsson
Благодаря технологиям, улучшающим возможности человеческого тела, люди станут умнее, сильнее и способнее. Появятся контактные линзы для точного восприятия дополненной реальности, наушники, автоматически переводящие речь с разных языков, а также экзоскелеты, увеличивающие физическую силу человека. Интерфейсы, подключающие мозг к компьютеру, позволят общаться с машинами силой мысли.
Основой интернета вещей станет сеть передачи данных с поддержкой новых технологий, таких как распределенные вычисления, высокоточное позиционирование, встроенные датчики восприятия и интерфейсы (API). Они нужны для резервирования полосы пропускания и времени задержки, передачи данных о сетевой задержке и приоритизации сегментов сети.
Гарантия защищенности сети
Уже сегодня государственные учреждения и крупные производственные компании внедряют передовые технологии, обеспечивающие безопасность критически важных процессов, таких как автоматизация предприятий, дистанционный контроль за активами и другие. По-настоящему надежная сеть должна соответствовать самым жестким требованиям и не только моментально передавать данные, но и производить вычисления, автоматически выставляя необходимые параметры для защиты данных и надежности подключений. Кроме того, сеть должна быть масштабируемой, а ее эксплуатация — экономически эффективной. При этом надежность, доступность и устойчивость подключений нужно обеспечить во всей сети в целом, а не только в выбранных сегментах. При подключении устройств и приложений для различных отраслей и/или клиентов формируются так называемые слои сети (network slices), и безопасная идентификация/аутентификация для защиты подключений и передаваемых данных нужна в каждом слое. Применение технологий Root-of-Trust (RoT) позволяет закрепить идентификаторы за каждым устройством и сетевым слоем.
В сети, выполняющей роль платформы, должны использоваться защищенные вычисления — так обеспечивается конфиденциальность данных идентификаторов и создается доверие между пользователями сети и устройствами. Аналогичным образом обеспечиваются гарантии безопасности для пользователей и регуляторов. Для стабильной работы всего этого требуется автоматизировать процесс оценки надежности всех элементов сети, вещей, машин и приложений, а также необходимы вычислительные ресурсы и место для хранения данных — это можно сделать с помощью дистанционной аттестации и применения технологий искусственного интеллекта (ИИ). Технологии ИИ будут отвечать за надежную автоматизированную защиту и управлять рисками, возникающими при использовании сети.
Принцип Security-by-Design
Сети будущего — это сети связи пятого поколения (5G). В развертывании этих сетей лидирует компания Ericsson. На данный момент у Ericsson заключены 109 коммерческих соглашений в области 5G с операторами в разных странах мира, и на оборудовании компании работает 62 коммерческих сети 5G.
Ericsson применяет особый подход к разработке архитектуры сетей 5G и построению решений на их основе — все они изначально создаются с учетом требований по обеспечению безопасности. Компания использует принцип Security-by-Design: критичные в плане обеспечения безопасности точки контроля, проверки и остальной соответствующий функционал закладываются в продукты на этапе проектирования. Основа этих решений — интеллектуальные алгоритмы комплексного управления безопасностью, в которых применяются элементы искусственного интеллекта и машинного обучения.
Фото: пресс-служба Ericsson
Фото: пресс-служба Ericsson
Согласно оценке Ericsson, до 80% технических контролей в политиках безопасности операторов связи может отслеживаться и управляться в автоматическом режиме. Максимально упрощает и автоматизирует процессы управления, а также обеспечения безопасности и конфиденциальности данных специально разработанный продукт — Ericsson Security Manager. Это решение дает возможность в автоматическом режиме находить уязвимости, определять их важность, фильтровать ложные срабатывания, а также применять автоматические корректирующие меры для устранения найденных проблем. Требования к безопасности обеспечиваются на каждом уровне сети, а также ее отдельных элементов. Такой комплексный подход позволяет быстро реагировать на возникающие проблемы и уязвимости и автоматизировать процесс их устранения и при этом эксплуатировать сети с высокой экономической эффективностью.
Цифровое будущее России
В России развитие сетей 5G пока находится на этапе решения частотного вопроса, однако все крупные сотовые операторы уже пилотируют новые технологии для последующего применения в разных отраслях промышленности. В частности, на оборудовании Ericsson развернута первая в России промышленная 5G-зона частной сети LTE на территории завода «КамАЗ». Сеть построена совместно с МТС и предназначена для решения технологических задач. Сеть КамАЗа объединяет различные элементы производственной экосистемы предприятия в закрытый контур — так обеспечивается повышенная безопасность и надежность. На сети развернуты системы видеонаблюдения и групповой связи, а также обеспечен защищенный доступ к локальным информационным ресурсам и используется VR/AR-решение для удаленного обучения персонала. Сеть одновременно поддерживает технологии LTE и 5G с возможностью передачи данных на очень высокой скорости.
Кроме того, на оборудовании Ericsson в течение ближайших месяцев будет развернута пилотная выделенная промышленная сеть на территории завода СИБУР-Химпром. Она будет поддерживать одновременно стандарты 5G и LTE, объединит различные элементы производственной экосистемы предприятия в закрытый контур, чтобы использовать телекоммуникационные сети в проектах по оптимизации производства, повышению его эффективности, безопасности и надежности.
Быстро и экономически эффективно развернуть 5G-технологии также можно на уже имеющейся инфраструктуре операторов в диапазонах, которые сейчас применяются для оказания услуг 2G/3G/4G. Ericsson и МТС в марте этого года впервые в России успешно протестировали технологию динамического перераспределения частотного ресурса между сетями 4G LTE и 5G NR, которая дает возможность быстро и при невысоких затратах развернуть широкое покрытие в стандарте 5G на существующей LTE-инфраструктуре.
В ближайшее время специалисты НИИ Радио (ФГУП НИИР) и Ericsson намерены определить условия и нормативные требования для использования радиоинтерфейса 5G/NR на частотах, задействованных сейчас для сетей 2G/3G/4G, и совместного применения этих частот для предоставления услуг на базе технологий связи разных поколений при условии технологической нейтральности.
Сети нового поколения станут основой для цифровизации экономики и платформой для развития всех без исключения отраслей — технологии 5G полностью изменят процесс производства и повседневную жизнь людей. В результате развития сетей связи появятся принципиально новые возможности и услуги, которые сейчас трудно даже представить.