На авторитетном среди электронщиков всего мира портале IEEE (Институт инженеров электротехники и электроники) появилась статья Уильяма Уэбба с провокационным посылом: мол, пришло время переосмыслить связь стандарта 6G, поскольку пользователям не нужна связь с пропускной способностью больше, чем им требуется для их нужд.
На авторитетном среди электронщиков всего мира портале IEEE (Институт инженеров электротехники и электроники) появилась статья Уильяма Уэбба с провокационным посылом: мол, пришло время переосмыслить связь стандарта 6G, поскольку пользователям не нужна связь с пропускной способностью больше, чем им требуется для их нужд. То есть скорость 6G практически избыточна для них. Так ли это? Давайте попробуем разобраться вместе с ее авторитетным в телеком-отрасли автором.
Является ли всемирная гонка за расширением полосы пропускания мобильной связи бессмысленной затеей? Может ли максимальная скорость передачи данных — на мобильных устройствах, дома, на работе — приближаться к “достаточно высокой” для большинства людей в большинстве случаев?
Эти еретические вопросы стоит задать, потому что данные отслеживания пропускной способности отрасли в последнее время показывают нечто удивительное: рост наземных и мобильных данных замедляется. Фактически, при отсутствии кардинальных изменений в потребительских технологиях и моделях использования широкополосной связи спрос на скорость передачи данных, по-видимому, всего через несколько лет превысит отметку в 1 Гбит/с.
Это очень важно. Предположение о бесконечном росте скоростей беспроводной и наземной широкополосной передачи данных на протяжении десятилетий было ключевым фактором финансирования исследований в области телекоммуникаций. Чтобы не останавливаться на достигнутом в области исследований и разработок, исследовательские группы по всему миру внедряют, казалось бы, бесконечную череду технологий для расширения пропускной способности, таких как переход 2G на цифровые сотовые сети, расширенные возможности передачи данных 3G и беспроводное подключение 5G с низкой задержкой.
Тем не менее, современные пользователи, похоже, готовы пойти на попятную. Типичные скорости передачи данных 5G в реальном мире сегодня достигают скорости загрузки до 500 Мбит/с (и меньше при загрузке файлов). И некоторые первоначальные исследования показывают, что сети 6G смогут в один прекрасный день передавать данные со скоростью 100 Гбит/с. Но с точки зрения спроса ситуация совершенно иная.
Основные потребительские приложения, требующие более 1 Гбит/с, граничат с несуществующими.
Отчасти это объясняется тем, что мобильные приложения, которым требуется скорость более 15-20 Мбит/с, встречаются редко, в то время как обычные потребительские приложения, требующие скорости более 1 Гбит/с, практически отсутствуют.
В лучшем случае для удовлетворения спроса на несколько одновременно активных приложений и пользователей требуется диапазон в сотни Мбит/с. На сегодняшний день не появилось никаких новых потребительских технологий, позволяющих значительно увеличить пропускную способность за пределы 1 Гбит/с.
Тем не менее, беспроводные компании и исследователи сегодня по-прежнему нацелены на рынок, где потребительский спрос будет поглощать столько полосы пропускания, сколько могут обеспечить их мобильные сети. Похоже, что при увеличении полосы пропускания спонтанно появятся новые варианты использования и приложения, которые будут ее использовать.
Но разве это такой уж предрешенный вывод? Во многих технологиях есть этапы, на которых заказчики с готовностью принимают каждое улучшение по какому-либо параметру — до тех пор, пока не будет достигнута точка насыщения и улучшения, в конечном счете, не будут встречены коллективным пожатием плеч.
Рассмотрим очень краткую историю развития скорости полета в коммерческих авиаперевозках. Сегодня пассажирские самолеты летают со скоростью около 900 километров в час и продолжают пересекать небо с той же скоростью на протяжении последних пяти десятилетий. Хотя сверхзвуковые пассажирские самолеты Concorde занимали свою нишу с 1970-х до начала 2000-х годов, коммерческий сверхзвуковой транспорт сегодня больше не доступен для массового потребителя, поскольку оказался коммерчески нецелесообразен.
Чтобы было понятно, все еще могут существовать нишевые варианты использования беспроводной полосы пропускания со скоростью много гигабит в секунду — точно так же, как все еще могут быть руководители или мировые лидеры, которые по-прежнему стремятся охватить весь земной шар на сверхзвуковых скоростях.
Но что, если большая часть потребительского спроса на полосу пропускания 6G в конечном итоге будет соответствовать сегодняшнему уровню 5G? Такую возможность стоит представить.
Рассмотрим мир, насыщенный полосой пропускания
По данным Netflix, для передачи высококачественного видео в формате 4K сегодня требуется скорость 15 Мбит/с. Повышение скорости домашнего широкополосного доступа, скажем, с сотен Мбит/с до 1000 Мбит/с (или 1 Гб/с), как правило, практически не оказывает заметного влияния на среднего конечного пользователя. Аналогичным образом, для тех, у кого хорошее подключение 4G, 5G значительно улучшает качество мобильной связи, чем любят заявлять рекламодатели, несмотря на то, что сети 5G, по данным Cisco, в 1,4—14 раз быстрее сетей 4G.
Таким образом, в целом, для современного типичного мобильного устройства скорость намного выше 15 Мбит/с практически бессмысленна. Для дома, предполагающего, что два или три жителя по отдельности просматривают веб-страницы, где-то между 100 Мб/с и 1 Гб/с — приблизительная точка насыщения, после которой дальнейшие улучшения становятся все менее заметными в большинстве случаев использования.
Что касается более экстремального варианта использования, то одним из самых высоких требований к пропускной способности в новейших потребительских технологиях является Microsoft Flight Simulator 2024, у которого, по словам Windows Central, “потрясающая пропускная способность” составляет максимум 180 Мб/с.
Задумайтесь об этом на минутку. Перед вами передовой технологический продукт, для которого требуется менее одной пятой от 1 Гбит/с, и такой ненасытный спрос на пропускную способность сегодня считается “ошеломляющим”.
Но как насчет необходимости обеспечения надежности мировых сетей в будущем? Возможно, большинству мобильных и наземных сетей сейчас не требуется подключение со скоростью в несколько гигабайт/с, как утверждают сторонники идеи «чем больше, тем лучше». Но скоро это произойдет во всем мире!
Для начала, какие технологии, позволяющие увеличить пропускную способность, уже появились на горизонте?
В сентябре Apple представила свой iPhone 16, который, по словам генерального директора Тима Кука, будет широко использовать генеративный ИИ “во всех продуктах [Apple]”. Могут ли новые возможности Apple в области ИИ стать «темной лошадкой», требующей больших затрат трафика?
В качестве примера использования с высокой пропускной способностью можно привести использование камеры iPhone последней версии для распознавания сцены и комментирования ее содержимого. Однако это не отличается от функции визуального поиска Google Lens, которая не привела к заметному изменению сетевого трафика. Действительно, для использования такого рода функций, возможно, несколько раз в день, может потребоваться полоса пропускания, эквивалентная одной-двум секундам видео высокой четкости. Ничто из этого даже близко не подходит к общей пропускной способности, указанной выше.
Чтобы еще немного поиграть в адвоката дьявола, рассмотрим типичную серию из пяти уже существующих потребительских технологий с потенциально высокой пропускной способностью, которые вскоре будут расширены. Есть ли какие-либо из них, которые, по-видимому, способны обеспечить скорость в несколько гигабайт/с, чего не обеспечивает современное использование сети?
Как насчет автономных автомобилей, например? Несомненно, им потребуется максимально возможная пропускная способность.
Тем не менее, на сегодняшний день в мире существует очень мало автономных автомобилей, которые, как правило, спроектированы таким образом, чтобы работать без каких-либо ограничений в плане мгновенной связи через Интернет. И, похоже, в ближайшее время не появится никаких автономных технологий, способных существенно изменить уравнение в отношении мгновенных потребностей в пропускной способности. Будущее автономии может быть революционным и, в конечном счете, неизбежным, но, похоже, для этого не требуется подключение к сети, выходящее за рамки нормального 5G-соединения.
Пока не появилось ни одной новой технологии, которая предъявляла бы к сети требования, выходящие за рамки того, что уже обеспечивают 4G и 5G.
Во многом тот же аргумент справедлив и в отношении Интернета вещей (IoT), который, как ожидается, не приведет к увеличению сетевого трафика сверх того, что могло бы обеспечить приличное соединение 4G.
Голографическая связь также обеспечивает не большую пропускную способность, чем в любом из приведенных выше примеров. Для обычного пользователя голограммы на самом деле являются просто стереографическими видеопроекциями. Таким образом, если для одного потока в формате 4K требуется скорость 15 Мб/с, то для стереопотоков в формате 4K потребуется скорость 30 Мб/с. Конечно, сложные представления целых 3D-сцен для больших групп пользователей, взаимодействующих друг с другом в реальном времени, могут повысить требования к пропускной способности. Но на данный момент мы переходим к матричным воображаемым технологиям без каких-либо убедительных доказательств того, что хорошее соединение 4G или 5G не будет соответствовать требованиям технологии к пропускной способности.
Искусственный интеллект в целом — это «дикая карта» в колоде. Загадочные направления развития этой технологии предполагают, что потребности в широкополосной и беспроводной связи с использованием искусственного интеллекта могут превысить 1 Гбит/с. Но рассмотрим хотя бы известные элементы уравнения: на данный момент современные приложения с использованием искусственного интеллекта используют небольшое количество текстовых подсказок или несколько изображений или видеоклипов, отправляемых на периферийные устройства, такие как смартфон или обычный планшет, и с них. Даже если учесть, что требования к пропускной способности для быстрого ввода текста, фотографий и видео могут значительно возрасти, маловероятно, что они будут соответствовать или превосходить и без того жесткие требования к простому потоку видео в формате 4K. Что, как отмечалось выше, по-видимому, предполагает умеренные требования к пропускной способности в диапазоне 15 Мбит/с.
Метавселенная, тем временем, дала сбой. Но даже если завтра она снова заработает, текущие оценки ее потребностей в пропускной способности колеблются от 100 Мбит/с до 1 Гбит/с — все это в пределах диапазона 5G. Следует признать, что самые смелые долгосрочные прогнозы развития метавселенной предполагают, что для самых современных приложений может потребоваться пропускная способность до 5 Гбит/с. И хотя в январе Verizon действительно обеспечила пропускную способность более 5 Гбит/с в экспериментальной сети 5G, этот результат вряд ли в ближайшее время будет доступен большинству потребителей в большинстве стран.
Тем не менее, даже учитывая практическую недостижимость скорости в 5 Гбит/с в реальной сети 5G, читателю все равно следует учитывать тот факт, что любые подобные воображаемые приложения, которые в конечном итоге могут потреблять полосу пропускания в 5 Гбит/с, представляют собой крайность. И только верхняя часть этого подмножества может в один прекрасный день превысить скорость передачи данных, которую обеспечивает современная технология 5G.
Другими словами, я бы сказал, что пока не появилось ни одной новой технологии, которая предъявляла бы к сети требования, значительно превосходящие те, которые уже обеспечивают 4G и 5G. Таким образом, на данный момент перспективные телекоммуникационные технологии в ожидании увеличения потребительского спроса на пропускную способность на десятки и более Гигабайт в секунду кажутся дорогостоящей страховкой от маловероятного события.
Потребители уже вышли на уровень гигабитности
Как видно из приведенных ниже графиков, взятых из моей книги «Конец истории телекоммуникаций» (The End of Telecoms History) и составленных на основе различных источников, включая исследования Cisco и Barclays, тенденция к снижению объема данных была очевидна, по крайней мере, в течение последнего десятилетия.
Статистика, отображаемая на графиках “Рост использования мобильной связи” и “Рост использования стационарной связи”, на первый взгляд может показаться немного нелогичной. Но важно уточнить, что эти графики не свидетельствуют о снижении общего использования полосы пропускания. Скорее всего, вывод, к которому приводят эти графики, заключается в том, что темпы роста пропускной способности замедляются.
Рост приближается к нулю:
По мере замедления роста мобильной передачи данных телекоммуникационная отрасль сталкивается с новой реальностью. Существующие сети 5G (черная и оранжевая линии) и наземные широкополосные сети (оранжевая линия) удовлетворяют большинству потребностей потребителей. В последние годы у провайдеров обеих сетей наблюдается снижение темпов роста использования данных.
Давайте начнем с мобильных данных. В период с 2015 по 2023 год наблюдается постоянное снижение темпов роста пропускной способности примерно на 6 процентов в год. Общую тенденцию немного сложнее интерпретировать на основе данных о пропускной способности стационарных телефонов, поскольку в 2020 и 2021 годах ожидается значительный пик заболеваемости COVID. Но даже после учета этой вполне объяснимой аномалии тенденция такова, что рост широкополосной связи на дому и в офисе в период с 2015 по 2023 год снижался в среднем примерно на 3 процента в год. Экстраполяция тенденций по обеим этим кривым приводит к окончательному выводу о том, что рост объема данных в конечном итоге должен снизиться до нуля или, по крайней мере, до пренебрежимо малого значения примерно к 2027 году.
Это непопулярный вывод. Он противоречит настойчивым заявлениям о будущем со скоростью во много гигабайт в секунду, о котором “эксперты” в области телекоммуникаций заявляли в течение многих лет. Например, в ноябре 2023 года Белый дом Байдена опубликовал свою стратегию использования спектра, в которой говорится: “Согласно одной из оценок, ожидается, что трафик данных в сетях сотовой связи макросети увеличится более чем на 250 процентов в течение следующих 5 лет и более чем на 500 процентов в течение следующих 10 лет”.
Кроме того, базирующаяся в Стокгольме телекоммуникационная компания Ericsson недавно предсказала “резкий рост мобильного трафика данных” в ближайшей перспективе. А телекоммуникационный регулятор Соединенного Королевства Ofcom прогнозирует рост пропускной способности на 40 процентов в обозримом будущем.
Но, как видно из приведенных здесь графиков, многие пользователи мобильной связи и Интернета в развитых странах, похоже, имеют доступ ко всей необходимой им полосе пропускания. Скорость передачи данных больше не является сдерживающим и определяющим фактором, как раньше. Таким образом, необходимость в дальнейшем развитии более быстрых и крупных сетей сегодня, возможно, переоценивается. Эта глава в истории Интернета, возможно, уже закончена или скоро закончится.
Телекоммуникационная индустрия также будет активно развиваться
Последствия наличия достаточного покрытия и пропускной способности наиболее очевидны в сфере поставок оборудования. Крупным сетевым поставщикам, возможно, придется привыкать к новой реальности, связанной с выравниванием скоростей передачи данных. Являются ли недавние увольнения в Ericsson и Nokia и банкротства более мелких поставщиков (таких как Airspan Networks) предвестниками того, что грядет на телекоммуникационных рынках? Операторы уже сейчас вкладывают меньше средств в оборудование 5G и, вероятно, уже близки к расходам “только на техническое обслуживание”. Большинство операторов мобильной и фиксированной связи уже много лет не наблюдают роста выручки выше уровня инфляции, но надеются, что ситуация каким-то образом изменится. Однако, возможно, если верить приведенным здесь цифрам, этого изменения не произойдет.
Телекоммуникации исторически были быстрорастущей отраслью, но современные тенденции говорят о том, что она движется к чему-то более статичному — больше похожему на сферу общественных услуг, где в данном случае общественным благом является надежное обеспечение передачи данных. Экстраполируя эти тенденции, поставщикам оборудования не нужно будет вкладывать столько средств в расширение полосы пропускания, а вместо этого они сосредоточатся на повышении рентабельности существующих линеек продуктов.
Некоторое расширение полосы пропускания для сетей 6G по-прежнему будет необходимо. Приведенный выше пример с метавселенной показывает диапазон “предельных значений” в максимальных гигабитах/с, которые потребуются пользователям в ближайшие годы. Для большинства пользователей 1 Гбит/с по-прежнему кажется более чем достаточным. Для тех, кто использует высококлассные приложения, такие как future immersive virtual worlds, этот предел, возможно, ближе к 5 Гбит/с. Но концентрация исследовательских усилий на развертываниях 6G, которые могут обеспечить скорость 10 Гбит/с и выше для всех, кажется, не основана ни на каких современных потребительских технологиях.
Чтобы приспособиться к потенциальной новой реальности эксплуатации своих беспроводных сетей на условиях, приближенных к коммунальным или товарным, многие телекоммуникационные компании могут столкнуться с необходимостью реструктуризации и сокращения расходов. Здесь уместной аналогией могут служить бюджетные авиакомпании, которые процветают, потому что большинство потребителей выбирают авиабилеты исходя из стоимости. Аналогичным образом, то, как будущие телекоммуникационные компании будут завоевывать большую долю клиентской базы, может во все большей степени зависеть не от технологических инноваций, а от цен и качества обслуживания клиентов.
Чтобы было понятно, потребность в новых исследованиях в области телекоммуникаций сохранится. Но с учетом того, что расширение полосы пропускания не является приоритетным, другие инновации, безусловно, будут включать в себя более дешевые, эффективные или надежные способы предоставления существующих услуг.
Если потребительский спрос на все большее количество мобильных данных продолжит снижаться, регулирующим органам больше не потребуется каждые несколько лет находить новые полосы спектра для сотовой связи, а затем проводить аукционы. Действительно, спрос на спектр может снизиться в большинстве регионов.
Регулирующим органам, возможно, также придется рассмотреть вопрос о том, может ли меньшее количество операторов быть лучше для страны, поскольку во многих местах, возможно, имеется только одна базовая сеть фиксированной и мобильной связи — точно так же, как коммунальные услуги по электричеству, водоснабжению, газоснабжению и т.п. часто структурированы вокруг одного (или ограниченного набора) операторов.
Наконец, политикам нужно будет переосмыслить свое желание быть на переднем крае в таких показателях, как подключение домов к оптоволокну, внедрение 5G или национальное лидерство в области 6G. Это немного похоже на желание быть лидером по количеству автомобилей Ferrari на душу населения. Вместо этого количество домов с достаточным уровнем подключения и процентная доля территории страны, охваченной мобильной связью со скоростью 10 Мбит/с, могут быть лучшими показателями для достижения политических целей.
Другая область исследований, несомненно, будет связана с расширением охвата в недостаточно обслуживаемых районах и регионах мира при сохранении низких затрат за счет более экологичных решений. За пределами городских районов широкополосная связь иногда работает медленно, а мобильная связь отсутствует. Даже в городских районах есть так называемые «непроницаемые зоны», в то время как освещение внутри помещений может быть особенно проблематичным, особенно если здание облицовано материалами, практически непроницаемыми для радиоволн.
В целом, у телекоммуникационных компаний есть два основных способа преодолеть существующий цифровой разрыв. Первый — это регулирование. Государственное финансирование, будь то в виде новых нормативных актов или уже существующих грантов, может быть предоставлено поставщикам телекоммуникационных услуг во многих регионах, которые были определены для расширения широкополосной связи. Не следует также упускать из виду косвенные источники финансирования — например, позволяющие операторам сохранять плату за лицензию на использование радиочастотного спектра без уплаты аукционных сборов.
Второй компонент — технологический. Более дешевое телекоммуникационное оборудование в сельской местности может включать в себя спутниковый Интернет. Улучшить покрытие внутри помещений можно с помощью частных сетей 5G или за счет улучшения доступа к существующему и усовершенствованному Wi-Fi.
Вышеприведенные сценарии представляют собой серьезную смену направления развития — от отрасли, построенной на внедрении инноваций нового поколения мобильных устройств каждое десятилетие, к отрасли, ориентированной на снижение цен и повышение надежности. Возможно, грядущая эпоха 6G окажется совсем не такой, какой ее себе представляют специалисты в области телекоммуникаций. Ее начало, возможно, не предвещает решительного рывка к 10 Гбит/с и более высоким показателям. Вместо этого эпоха 6G может стать началом периода, близкого к перестройке, с самыми широкими возможностями для тех, кто лучше всех понимает, как извлечь выгоду из окончания эры быстрого роста пропускной способности в истории телекоммуникаций.
А что ты, читатель, думаешь по этому поводу? Стоит ли приостановить «прогресс ради прогресса» и «почить на лаврах» на некоторое время? Или грядущее «нашествие ИИ» с потрохами съест все «излишки» (по мнению автора статьи) полосы пропускания новых технологий беспроводной связи? Пишите в комментариях.