В августе компания LG продемонстрировала успешную передачу данных в терагерцовом диапазоне. За минувшее лето это как минимум вторая подобная демонстрация применения такого диапазона от южнокорейских компаний — в июне Samsung вместе с Калифорнийским университетом в Санта-Барбаре (UCSB) показал работу сквозной системы беспроводной связи 6G.

Использование терагерцового диапазона (им принято считать полосу от 0,3 ТГц до 3 TГц) — одно из отличий разрабатываемого шестого поколения связи (6G), которое, как ожидается, будет характеризоваться очень высокой скоростью передачи данных (до 1 Тбит/с против 1 Гбит/с в 5G), крайне малой задержкой (до 0,1 мс против 1 мс в 5G), универсальностью покрытия (в том числе в космосе и в воде), подключением огромного числа устройств (до 10 млн на 1 кв. км), децентрализованной архитектурой сети, применением искусственного интеллекта для самоподдерживающихся сетей и др.

Источник: Samsung

Реализация такой концепции потребует не только большого труда ученых и гигантских инвестиций бизнеса и правительств, но и пересмотра современных основ организации связи — от нормативных до экономических.

Совместное или обособленное изучение 6G

В исследования и испытания для создания шестого поколения связи в мире включились уже многие компании и государства, причем как в составе различных альянсов (включая международные), так и изолированно (например, Китай). Эксперты Analysys Mason в 2021 году выделили четыре объединения промышленных компаний, занимающихся темой 6G, — NGMN, Next G Alliance, Hexa-X и REINDEER.

Источник: Analysys Mason, 2021

Альянс NGMN возник еще в 2006 году как объединение операторов связи, вендоров и исследовательских центров для выработки общего видения будущего беспроводных сетей. Его проект 6G Vision and Drivers должен способствовать обмену информацией между своими членами и внешними заинтересованными сторонами. Цель другого объединения — Next G Alliance — «продвигать лидерство Северной Америки в области мобильных технологий на протяжении следующего десятилетия за счет усилий частного сектора». В него входят порядка 40 компаний, причем не только американских: например, помимо Apple, AT&T, Cisco, Facebook, Google, HPE, Intel, Microsoft и Qualcomm членами альянса являются южнокорейские Samsung, LG, европейские Ericsson, Nokia и др.

Hexa-X и REINDEER — две инициативы в рамках исследовательской и инновационной программы Евросоюза Horizon 2020. Они получили 11,9 млн евро и 4,6 млн евро финансирования соответственно. Ведущую роль в Hexa-X играет Nokia, объединение включает и других вендоров, в том числе ее европейского конкурента — Ericsson. Участниками инициативы являются также операторы Orange и Telefonica, компании Intel и Siemens, ряд университетов Европы. В REINDEER лидером выступает Ericsson, в проекте объединены несколько компаний и университетов Австрии, Бельгии, Испании и Швеции. Второй проект более узкий и фокусируется на разработке нового типа платформы интеллектуального подключения на базе нескольких антенн для использования в сетях 6G.

Источник: Nokia

В современном мире большую роль играют международные исследовательские группы. Это позволяет объединить сильные стороны разных коллективов. К сожалению, у нас наметился процесс сворачивания международного научного сотрудничества. Такое уже было в СССР в середине прошлого века с печальными последствиями.

Александр Сиволобов

замруководителя ЦК НТИ на базе «Сколтеха» по технологиям беспроводной связи и интернета вещей

На государственном уровне разные страны все активнее включаются в гонку разработки будущего стандарта связи.

• В Германии федеральный министр исследований распорядился выделить 250 млн евро на исследования 6G-сетей. В общей сложности правительство страны намерено инвестировать в разработку связи шестого поколения 700 млн евро до 2025 года.
• Правительство Японии в начале года приняло решение направить 50 млрд иен ($482 млн) на развитие следующего поколения связи. Японцы рассчитывают разработать ключевые технологии для 6G уже к 2025 году, чтобы в 2030 начать его коммерческое использование.  
• Власти Сингапура в июле 2021 года объявили о запуске первой программы Future Communications Research & Development и вложении в нее в $70 млн. 
• В 2021 году стартовала пятилетняя программа Республики Корея. Правительство страны выделило 200 млрд вон (примерно $190 млн) с целью к 2026 году запустить пилотные сервисы 6G. Данная стратегия, принятая в августе прошлого года, подразумевает не только создание новых технологий и их патентование, но и разработку соответствующих стандартов. Коммерческое использование 6G должно начаться между 2028 и 2030 годами. 
• Правительство Китая официально объявило о начале разработки темы 6G в 2019 году. Планируемый объем государственных инвестиций не назывался. Китайский спутник, выведенный на орбиту в 2020 году, стал первым космическим аппаратом, предназначенным для связи шестого поколения. Об усилиях страны говорит и тот факт, что на нее приходится до трети всех поданных заявок на патенты, связанные с 6G (что, однако, не обязательно отражает реальные успехи в разработке технологий). В июне 2021 года китайская Академия информационных и коммуникационных технологий представила «белую книгу» по 6G.

Усилия России и важность объединений 

Россия тоже включается гонку за шестое поколение связи. По поручению Минцифры Научно-исследовательский институт радио (ФГУП НИИР) в 2020 году создал дорожную карту развития сетей 6G в стране. А в августе 2021 года подведомственный министерству Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ) начал поиски подрядчика для исследования перспективных беспроводных технологий связи, интеллектуальных антенных систем, а также технологий квантовых коммуникаций (хотя некоторые эксперты обращают внимание на короткие сроки, отведенные на эту работу — меньше трех месяцев).

О том, что такая связь появится в России в течение 10 лет, среди прочих говорили вице-премьер Дмитрий Чернышенко, глава Минпромторга Денис Мантуров, спецпредставитель президента РФ в сфере цифрового и технологического развития Дмитрий Песков. В России на 6G смотрят в том числе как на возможность отыграться за упущенные возможности 5G.

Источник: Nokia

ФГУП НИИР активно выступает за необходимость создавать 6G в составе отраслевых объединений, причем как внутри России, так и на мировом уровне. Предприятие готовило проект межведомственного приказа, который должен позволить российским компаниям (производителям оборудования и операторам) вступать в международные организации, которые занимаются разработкой и продвижением беспроводных технологий. При этом многие такие иностранные альянсы сами ждут участников из России. Например представители 3GPP, Европейского института телекоммуникационных стандартов (ETSI), альянса NGMN, ассоциации 5G Alliance for Connected Industries and Automation (5G-ACIA) недавно приглашали российских коллег работать с ними.

Фундаментальные и прикладные исследования, работа в международных и региональных организациях, таких как Международный союз электросвязи (МСЭ, ITU), ETSI и 3GPP, нужны для заимствования опыта и продвижения отечественных разработок по системам связи шестого поколения, поясняют во ФГУП НИИР. О важности международного сотрудничества говорят и в «Сколтехе».

Развитие системы связи 6G — сложная многофакторная задача, требующая большой кооперации, убежден Евгений Девяткин, директор Центра исследований перспективных беспроводных технологий связи ФГУП НИИР. По его мнению, для этого в России может быть создан консорциум по изучению 6G, научно-техническим центром которого мог бы стать сам институт радио. Эксперт считает, что институт сможет определять развитие экосистемы 6G и быть представителем России в международных исследовательских организациях. В российский консорциум также должны войти другие научно-исследовательские организации (например, «Сколтех»), производители оборудования (включая «Ростех») и операторы связи. Такое объединение позволит обеспечить благоприятные с коммерческой точки зрения условия для отечественных производителей, формировать единую научно-техническую политику и координировать работы для создания сетей 6G.

Опыт 5G показывает, что одной заинтересованности представителей отрасли мало для успеха. По словам Евгения Новикова, советника замруководителя Департамента информационных технологий (ДИТ) города Москвы, для полноценного внедрения 5G в России надо еще решить ряд серьезных проблем: подготовить необходимые нормативные акты, разобраться с требованиями по отечественному оборудованию, разрешить вопрос с частотами «золотого диапазона» (3,4–3,8 ГГц), который в России занят военной спутниковой связью.

Москва, будучи инновационным городом, всегда была в пионерах технологического развития, и мы надеемся, что проблемы будут решены и скорости мобильного интернета наших операторов будут на уровне ведущих мегаполисов – таких как Пекин, Мадрид, Нью-Йорк.

Евгений Новиков

советник заместителя руководителя ДИТ Москвы

В случае со следующим поколением история может повториться, поскольку терагерцовой диапазон может быть использован для оборонных технологий, например, для новых локаторов. Такие испытания уже проводились в прошлом. Подобные разработки также вел Китай, в США тоже изучают возможности применения терагерцового диапазона для различных систем обнаружения.

Все более строгие требования к работе с персональными данными в РФ кажутся сложно совместимыми с видением децентрализованной архитектуры сети 6G. Требования по использованию оборудования СОРМ (системы технических средств для оперативно-розыскных мероприятий) в нынешнем их виде также кажутся невыполнимыми, если устройства в сети 6G будут взаимодействовать в том числе непосредственно между собой.

Может ли гонка 6G привести к разрозненным экосистемам

Разработчики нового поколения связи стремятся не только быстрее начать коммерческое использование революционной технологии, но и внести существенный вклад в стандарты 6G, а также разработать и запатентовать конкретные технологии. Те, у кого нет собственных патентов на технологии, вынуждены платить ежегодные роялти их владельцам, как это происходит с 5G, напоминал главный редактор ComNews Леонид Коник (к примеру, у России нет ни одного патента на технологии 5G, притом что в мире их около 90 тыс.).

Источник: журнал «Электросвязь»

Эту проблему понимают, например, в ЕС и хотят, чтобы Европа определяла стандарты в 6G и смежных областях. Такую позицию выразил Питер Стакманн (Peter Stuckmann), глава подразделения Еврокомиссии Future Connectivity Systems, центра компетенций по вопросам телекоммуникаций. По его словам, европейским игрокам необходимо сформировать сетевую архитектуру следующего поколения, чтобы сохранить конкурентоспособность поставщиков из Европы.

Уже сейчас при построении сетей пятого поколения многие страны отказываются от вендоров отдельных государств. Борйе Экхольм (Börje Ekholm), гендиректор Ericsson, опасается, что Запад может проиграть в глобальной гонке стандартов мобильной связи. Он считает возможным образование двух отдельных 6G-экосистем — китайской и западной — что в итоге негативно скажется на пользователях. Глава шведской компании также сомневается, что страны западной экосистемы смогут поддерживать такой же высокий уровень инвестиций в исследования и разработку, как азиатские страны.

Создание разрозненных экосистем «маловероятно, так как это означает рост стоимости оборудования, на которое решится пойти считанное число государств», не соглашается Александр Сиволобов, замруководителя Центра компетенций НТИ на базе «Сколтеха». Стандартизация 6G идет на одной площадке — 3GPP, где встречаются китайцы, американцы, индийцы и многие другие, напоминает эксперт. По его словам, Китай более других стран заинтересован в установлении единых мировых стандартов, так как является производителем 80% всех смартфонов, изготовил и установил более 70% всех базовых станций 5G мира, а кроме того, для большинства стран КНР – это торговый партнер номер один или номер два.

Единственный игрок, кто вставляет палки в колеса нормального технологического сотрудничества, — это США. Они не только вводят санкции, но и настаивают на их экстерриториальности. Скорее всего, максимум к чему приведут эти действия – появление некоторых «суб-версий» 6G, которые на 95% будут аналогичны глобальному стандарту. Вполне возможно, что они найдут применение в вооруженных силах США или на рынке Индии.

Александр Сиволобов

замруководителя ЦК НТИ на базе «Сколтеха» по технологиям беспроводной связи и интернета вещей

Евгений Девяткин, директор Центра исследований перспективных беспроводных технологий связи ФГУП НИИР считает, что глобальная стандартизация позволяет путем технологической гармонизации сглаживать остроту конкуренции лидеров мировой экономики.

Глобальная стандартизация технологий, в том числе и мобильной связи, является основой их гармоничного развития, позволяя преодолевать технологические и рыночные барьеры, развивать конкуренцию и формировать лидеров среди технологических стандартов.

Евгений Девяткин

Директор Центра исследований перспективных беспроводных технологий связи НИИР

Тем не менее, российские эксперты напоминают о значении интеллектуальной собственности на технологии 6G. «Ведущие российские производители электроники и средств связи, а также отраслевые вузы должны уделять больше внимания созданию интеллектуальной собственности в области новых технологий связи», — такое мнение на страницах научно-технического журнала «Электросвязь» выразила группа авторов из ФГУП НИИР, АО «Концерн «Созвездие», АО «НИИТС» и «Ростелекома».

Роль конкретной страны в работе 3GPP или других ассоциациях фактически отражает текущий исследовательский и промышленный потенциал государства, отмечает Александр Сиволобов. И он, и Евгений Девяткин напоминают, что в 2021 году консорциум 3GPP впервые принял российское техническое предложение — новую версию протокола аутентификации ECIES+5G-AKA, разработанную компанией «Криптонит».

Стандартизация – это один из векторов трансфера технологий из исследовательской области в производство. К сожалению, сейчас Россия производит менее 3% от всей научной продукции мира, поэтому наше участие в международной стандартизации пока что имеет точечный характер.

Александр Сиволобов

замруководителя ЦК НТИ на базе «Сколтеха» по технологиям беспроводной связи и интернета вещей

Тем не менее создание 6G остается гонкой, особенно в контексте противостояния США и Китая в плоскости телекоммуникационного оборудования. России также стремится к определенной независимости от иностранных вендоров и использованию собственного «железа». Например, решением ГКРЧ от 23 ноября 2020 года закреплено требование использовать только российское оборудование для сетей 5G в диапазоне частот 24,25-27,5 ГГц, а «Ростех» уже учредил компанию «Спектр», которая будет должна заняться производством отечественного телеком-оборудования. «Как бы ни было тяжело в создании собственного производства отечественного оборудования для сетей 5G — все это окупится при переходе к 6G, – убежден Александр Сиволобов из Центра компетенций НТИ на базе «Сколтеха». – Но если случится откат к «переклеиванию шильдиков», то наметившийся рост собственных компетенций будет загублен на корню. Попытка нового старта будет стоить в десять раз дороже».

Новая архитектура сети изменит существующие бизнес-модели 

Одно из ключевых отличий шестого поколения связи от предыдущих — переход от централизованной архитектуры сети к распределенной, децентрализованной интеллектуальной сети. Как отмечала группа авторов из Пекинского университета почты и телекоммуникаций и Венского технического университета, такая сеть должна служить не только средством связи, но и предоставлять функции вычислений, измерения, позиционирования и так далее, быть средой выполнения сервисов. Причем в ней сами устройства будут взаимодействовать друг с другом в автономном режиме.

Источник: журнал IEEE Internet Computing

Это означает отказ от нынешнего принципа «клиент-сервер», когда для выполнения пользовательского запроса клиент взаимодействует с определенными централизованными серверами приложений и баз данных. Соответственно реализация такой архитектуры может нарушить все существующие бизнес-модели и самым серьезным образом затронет интересы отраслевых гигантов. Инфраструктура и абонентская база могут перестать быть главными ценностями и конкурентными преимуществами, при этом сейчас нет понимания того, что займет их место и какими могут быть новые бизнес-модели.

Евгений Девяткин из ФГУП НИИР обращает внимание на еще одно отличие сети 6G — ее универсальность вне зависимости от среды.

В сетях 6G предлагается новый подход к архитектуре сети, включающий объединение наземного и спутникового сегментов. Также будут использовать технологии искусственного интеллекта для определения оптимального местоположения базовых станций, снижения энергопотребления, обнаружения и устранения аномальных сбоев в работе и т.д. 

Евгений Девяткин

Директор Центра исследований перспективных беспроводных технологий связи НИИР

Эксперт убежден, что «сети мобильной связи 6G существенно изменят нашу жизнь и бизнес-модели». Он напоминает, что уже в сетях 5G основной услугой становится связь для управления устройствами интернета вещей, а передача контента для обычного пользователя будет составлять лишь 30% услуг.

Работы по формированию концептуального контура возможностей 6G только идут, но уже сейчас понятно что организация связи в городах будет принципиально другой, согласен Евгений Новиков из столичного Департамента информационных технологий. «Задача Москвы при этом — сделать так, чтобы городская инфраструктура была готова, чтобы развертывание новых сетей не спотыкалось об административные барьеры и чтобы при этом граждане были уверены, что новые технологии безопасны и надежны», – добавляет он.

Уверен, что с учетом новых возможностей 6G и специфики частотного спектра, появятся новые серьезные игроки со своей экосистемой, особенно в секторах автомобилестроения, промышленного и спутникового интернета, медицины. Скорее всего понятие «оператора связи» исчезнет как анахронизм. Мы приветствуем появление новых игроков, здоровая конкуренция повышает качество и вариативность услуг, сдерживает рост цен.

Евгений Новиков

советник заместителя руководителя ДИТ Москвы

Использование более высоких частот для 6G потребует гораздо более плотную установку базовых станций (БС), в том числе внутри зданий, так как стены будут мешать распространению сигнала. Отсюда возникает еще один вопрос, связанный с принадлежностью будущих сетей и новыми бизнес-моделями: кто будет устанавливать и оплачивать БС внутри зданий. Например, могут появиться микро операторы связи (Micro Operator, uO) для обеспечения покрытия и сервисов (к примеру, периферийных вычислений) внутри зданий. В отличие от виртуальных операторов (MVNO), у них не будет собственной абонентской базы, но будет своя инфраструктура. При этом потребуются новые модели оплаты, так как абонентская плата или простая тарификация трафика здесь работать не будут.

Полная совместимость как необходимое условие 

Компания Samsung в своей «белой книге» обращает внимание на то, что новые сценарии использования 6G, такие как иммерсивный XR или мобильные голограммы, потребуют больших вычислительных мощностей. При этом все более миниатюрные пользовательские устройства (например, AR-гарнитуры), вероятно, не смогут обеспечить такую производительность. Для решения этой проблемы компания рассматривает разделенные вычисления (split computing), которые будут использовать и мобильные устройства, и базовые станции, и мобильные периферийные вычисления, и облачные серверы.

Источник: Samsung

Однако для реализации такой концепции необходимо обеспечить полную совместимость всех устройств, оборудования и ПО от разных производителей. В южнокорейской компании считают, что для этого следует разработать платформу разделенных вычислений в формате open source либо закрепить ее как стандарт. И здесь встает вопрос о том, согласятся ли различные производители на это. Вендоры пока критически смотрят на концепцию Open RAN, предполагающую общие единые стандарты для телеком-оборудования, так как этот подход позволит операторам свободно менять производителей, что обострит конкуренцию и может заставить пересмотреть цены.

Похожий подход в 6G, вероятно, также не найдет позитивного отклика у производителей. Тем не менее, Центр компетенций НТИ на базе «Сколтеха» активно участвует в работе международного Альянса O-RAN. «Наша лаборатория OpenRAN является площадкой для тестирования разработанного в разных концах мира оборудования и ПО на соответствие спецификациям Альянса, – рассказывает Александр Сиволобов. – Кроме того, мы занимаемся локализацией международных стандартов OpenRAN. Так что процесс идет».

Доверие как ключевой фактор 

Связь все шире применяется в критически важных сферах, и 6G продолжит эту тенденцию. Одним из основополагающих свойств шестого поколения эксперты видят его надежность (trustworthiness). Например, участники европейского проекта Hexa-X убеждены, что «6G должен обеспечивать конфиденциальность и целостность связи, а также гарантировать конфиденциальность данных, отказоустойчивость и безопасность операций».

Источник: Hexa-X

Учитывая децентрализованный характер сетей 6G, встанет вопрос о соблюдении действующих норм защиты, трансграничной передачи и обработки персональных данных — или о радикальном обновлении этих правил. Пристальное внимание к интернет-гигантам Google и Facebook со стороны властей США и стран ЕС говорит о том, что данный аспект в будущем потребует большой проработки и может стать еще одним препятствием для масштабного развертывания 6G.

Предполагается, что технологии 6G дадут возможность объединить связь и обнаружение (sensing). Например, использование терагерцового диапазона позволит с большой точностью определять геопозицию или, как отмечал Том Марцетта, директор NYU Wireless, даже распознавать сердцебиение на расстоянии. Это, с одной стороны, открывает возможности для новых бизнес-моделей, а с другой — все эти дополнительно собираемые данные также могут потребовать дополнительного регулирования, что может стать еще одним тормозом для развития 6G.

Опасения и оптимизм 

Связь шестого поколения обещает стать почти фантастическим по своим свойствам инструментом, но требует слаженной и совместной работы многих игроков, а также готовность пересмотреть устоявшиеся бизнес-модели. Глобальный и сквозной характер 6G в определенном смысле идет вразрез с идеями конкуренции и национального цифрового суверенитета. По сути, главный вопрос — смогут ли корпорации, правительства и общество договориться и найти компромиссы, без которых невозможно раскрыть весь потенциал следующего поколения связи.

«Глобального 6G не будет, если мы не решим проблемы суверенитета в управлении 5G», – утверждает бывший директор направления кибербезопасности в Еврокомиссии профессор Пол Тиммерс (Paul Timmers). Он отмечает, что правительства разных стран недооценили важность 5G на этапе его разработки и стандартизации, и опасается, что будущие технологии будут «геополитически разрозненны». Предотвратить это можно только лишь с помощью глобальных стандартов, для принятия которых автор призывает объединить усилия отраслевых консорциумов, глобального технологического сообщества и гражданского общества.

Источник: Samsung

Примером успешности глобальной стандартизации мобильной связи является партнерский проект 3GPP, который уже более 20 лет создает и стандартизует технологии 3G, 4G и 5G. Он позволяет успешно гармонизировать технологические амбиции американской, европейской и азиатской технологических зон. В рамках стандартизации каждой технологии 3GPP имеет возможность создания национальных опций внутри каждого из стандартов, учитывающих особенности национального распределения полос радиочастот и сетевых требований.

Евгений Девяткин

Директор Центра исследований перспективных беспроводных технологий связи НИИР