Беспроводные системы связи пятого поколения и многодоступные периферийные вычисления
Периферийные вычисления мультисервисного доступа представляют собой относительно новую технологию, которая обеспечивает возможность облачных вычислений на границе сети. Эта технология работает за счет переноса некоторых вычислительных возможностей из облака к конечным устройствам. Следовательно, данные передаются «поблизости», что приводит к высокой скорости их обработки. А скорость, как известно, обладает свойством преобразовывать явления и создавать новые. Сегодня в нашей статье поговорим о «Беспроводных системах связи пятого поколения и многодоступных периферийных вычислениях».
Выбрать раздел:
Цифровая трансформация мировой экономики
В последние годы глобальная экономика находится в стадии стремительной цифровой трансформации. Объем мирового рынка цифровой трансформации на конец 2023 года составлял 695 млрд долларов, а уже к 2030 году, ожидается, что этот показатель достигнет 3,2 трлн долларов.
Правительствами практически всех мировых стран принимаются решительные шаги по формированию национальных цифровых экономик в рамках концепции «Четвертой промышленной революции» (Industry 4.0). Всё больше внимания уделяется массовой интеграции современных информационных технологий в промышленности и масштабной автоматизации бизнес-процессов в различных отраслях экономики от телекоммуникаций и торговли до финансового сектора. Этому способствует создание отраслевых 5G-экосистем с развертыванием корпоративных автономных 5G-сетей (standalone, SA), повсеместное внедрение искусственного интеллекта (ИИ), интернета вещей (IoT), роботизации и смешанной реальности (Mixed Reality, MR).
Несмотря на то, что внедряемые технологии открывают новые возможности и стимулируют инновации для бизнеса, создаваемые ими потребительские и корпоративные приложения, требуют больших объемов данных, таких как анализ информации в режиме реального времени для искусственного интеллекта, облачных игр, автономных беспилотных летательных аппаратов и удаленной телехирургии, тем самым увеличивая нагрузку на сетевую инфраструктуру и серверные платформы. Для обеспечения удобства работы с пользователем, сокращения задержки и снижения нагрузки на сеть, приложениям необходим более короткий и быстрый канал передачи данных от конечного пользователя к месту обработки информации. Эти требования может удовлетворить использование комбинации технологий 5G и многодоступных периферийных вычислений (Multi-Access Edge Computing, MEC).
Технологии 5G и многодоступные периферийные вычисления (МЕС)
MEC – это представительная область обслуживания сетевой нарезки, которая предлагает возможности облачных вычислений и среду ИТ-услуг для разработчиков приложений и поставщиков контента на границе сети. MEC характеризуется сверхнизкой задержкой, высокой пропускной способностью и доступом в реальном времени к информации радиосети, которую могут использовать приложения. Сетевая нарезка MEC может генерировать динамические срезы и применять различные подходы для удовлетворения запросов абонентов.
5G и MEC являются ключевыми взаимодополняющими технологиями. Так, 5G обладает высокой скоростью передачи данных, а периферийные вычисления сокращают задержку, перенося вычислительные и облачные процессы на границу сетевой среды, ближе к конечному пользователю, увеличивая производительность сети и предоставляя предприятиям возможности по созданию новых услуг и бизнес-моделей практически во всех отраслях экономики.
Концепция MEC разработана Европейским институтом стандартов в области телекоммуникаций (European Telecommunications Standards Institute, ETSI).
Основное преимущество сетевой архитектуры МЕС заключается в том, что периферийная вычислительная система с множественным доступом обеспечивает сверхнизкую задержку и высокую пропускную способность в дополнение к данным и радиосети, которые могут использоваться приложениями в режиме реального времени. Приложения могут запускаться вблизи того места, где они используются, их производительность повышается, а операции обработки выполняются быстрее.
Кроме этого, MEC улучшает функциональность сетей радиодоступа (Radio access networks, RAN), которые являются ключевыми точками подключения между устройствами конечного пользователя и остальной сетью телекоммуникационного оператора. RAN подключает устройства конечных пользователей к предоставляемым сервисам, включая голосовую связь, передачу данных и дополнительные (Over-The-Top, OTT) приложения, такие как потоковое видео или медицинские услуги (телемедицина).
Внедрение MEC делает RAN доступным для одобренных разработчиком приложений и поставщиков контента, позволяя применять передовые вычисления на прикладном уровне, а также на более низком уровне сетевых операций и обработки данных. Первоочередными пользователями MEC являются поставщики услуг в условиях высокой плотности подключения устройств (спортивные стадионы и корпоративные промышленные 5G-сети). Используя МЕС компании смогут создавать надежные, безопасные экосистемы IoT, состоящие из тысяч устройств, не беспокоясь об ограничениях пропускной способности.
Ключевыми характеристиками MEC являются:
- Близость к конечному пользователю. Сбор данных для анализа или обработки осуществляет вблизи источника информации, устраняя необходимость в обратной передаче информации на основные сайты. Это также позволяет размещать приложения и сервисы над сетевым уровнем.
- Низкая задержка передачи данных менее 20 миллисекунд ускоряет процесс реагирования и повышает качество обслуживания клиентов. Снижение задержки достигается за счет приближения сетевого оборудования к конечным пользователям. Кроме того, графические процессоры (GPU), вентильные матрицы (FPGA) и специализированные интегральные схемы (ASIC), сокращают время ожидания при выполнении вычислений.
- Поддержка приложений, требующих принятия решений и управления результатами в режиме реального времени. К таким приложениям относятся подключенные автомобили, дополненной реальности (AR), виртуальной реальности (VR) и когнитивной помощи, «умные города» с поддержкой IoT.
- Возможности бесперебойной работы. Периферийные приложения локализованы, что позволяет им функционировать отдельно от остальной сети, даже если они удалены от ядра.
- MEC не требует интеграции или переноса приложений в новую среду, совместимость с существующими приложениями обеспечивает пакет стандартизированных интерфейсов прикладного программирования (API), подготовленный группой по разработке отраслевых спецификаций ETSI.
- Высокая степень виртуализации. MEC предоставляет облачные вычисления и ИТ-сервис на периферии сети. Облачные ресурсы могут располагаться в любом месте, включая центры обработки данных, узлы сотовой связи, сайты-агрегаторы, городские центры обработки данных или помещения заказчика.
Интеграция 5G расширяет возможности MEC, предлагая высокие скорости передачи и пропускную способность, необходимые для приложений с интенсивным использованием данных.
Возможность использования новых технологий
На сегодняшний день синтез 5G и MEC позволяет сократить время внедрения инноваций, обеспечивая возможность использования новых технологий:
- Искусственный интеллект (AI) и машинное обучение (ML) при поддержке 5G+MEC уже используют сингапурские исследователи в производственном секторе для решения проблем, связанных с выращиванием синтетического мяса и морепродуктов. AI/ML осуществляют сканирование научных баз данных, ускоряя процесс определения оптимальных питательных сред, которые способствуют выращивают биоклеток. Этот процесс упрощает масштабирование лабораторного производства мяса, а также коммерческого льда.
- Цифровые двойники – это виртуальные копии физических систем, объектов, в том числе людей. Они служат цифровым испытательным полигоном, где можно смоделировать и протестировать новые процессы, оценить потенциальные результаты и выявить недостатки на ранних стадиях без каких-либо ограничений, затрат и временных задержек, в реальных условиях. Используя 5G+MEC, эти симуляторы могут быстро обрабатывать огромные объемы данных, обеспечивая мгновенную обратную связь и позволяя вносить точные изменения. Это ускоряет циклы проектирования и разработки и поддерживает удаленные операции и принятие решений. Так, некоторые торговые компании уже запустили интеллектуальные витрины для розничной торговли с поддержкой 5G. Технологии AR/VR помогают ретейлерам создавать виртуальные торговые точки, копии их физических объектов, позволяя покупателям виртуально опробовать товары, изучить планировку магазинов и получить доступ к расширенной информации о продуктах.
Создав виртуальные версии своих магазинов, компании определяют критические места рабочих процессов и моделируют сценарии, которые смогут повлиять на поведение покупателей при совершении покупок, а также улучшить качество обслуживания клиентов. А такие приложения, как IKEA Place, позволяют покупателям виртуально размещать 3D-модели мебели у себя дома или на рабочем месте, а также просматривать товары с помощью мобильных VR-гарнитур.
- Расширенная реальность (EXtended Reality, XR), которая объединяет дополненную (AR), виртуальную (VR) и смешанную реальность (MR), открывает новые возможности не только в торговле, но и в таких областях, как развлечения, медицина, наука, образование и промышленное производство. Так, в рамках сотрудничества компании Singtel и Microsoft продемонстрировали, как технологии AR/VR с поддержкой 5G могут ускорить получение результатов ультразвукового сканирования, используя беспроводной ультразвуковой зонд и AR-визор. Полученные изображения результатов сканирования отображались в реальном режиме времени на гарнитуре Microsoft HoloLens 2. Эксперимент показал, что этот вариант использования современных технологий, позволяет проводить оперативную диагностику и осуществить планирование лечения, вплоть до хирургического вмешательства, что значительно улучшает дистанционное обслуживание пациентов.
- Интернет вещей (IoT). Сектор здравоохранения также использует IoT для сбора и обработки обширных данных, а также для улучшения результатов лечения пациентов. Независимо от того, является ли IoT-устройство носимым монитором, «умной» кроватью или подключенным медицинским инструментом, врачи смогут получать доступ к данным, проанализированным на месте, для постановки диагноза в режиме реального времени или оперативного реагирования.
Внедрение IoT в здравоохранении зависит от сочетания передовых технологий с надежными мерами кибербезопасности. 5G и MEC играют ключевую роль, обеспечивая безопасность передачи данных. 5G предоставляет такие функции, как разделение сети на сегменты, что позволяет использовать выделенные защищенные каналы для передачи конфиденциальных медицинских данных. MEC, обрабатывая данные на периферии, снижает доступ к конфиденциальной информации пациентов в сетях общего пользования, потенциально ограничивая уязвимость киберугроз.
Подробнее о сверхбыстрой беспроводной и безопасной технологии передачи данных Вы можете узнать в нашей статье VK. В сообществе представлены различные материалы из мира информбезопасности, тематические переводы и актуальные новости — подписывайтесь.
Ожидается, что к 2025 году 75% корпоративных данных будут обрабатываться на границе сети благодаря внедрению 5G. А инвестиции в МЕС, со стороны поставщиков телекоммуникационных услуг вырастут с 5,4 млрд долларов США в 2023 году до 11,6 млрд долларов США в 2027году.
Таким образом, в эпоху иммерсивных технологий, распространения Интернета вещей и повсеместного использования искусственного интеллекта, сочетание 5G и периферийных вычислении имеет решающее значение для разработки новых услуг и приложений, требующих анализа данных в режиме реального времени, которые предоставляют новые возможности в сферах производства, развлечений, здравоохранения, розничной торговли, автомобилестроения и т. д.
Кроме этого, к моменту развертывания сетей 6G периферийные и базовые вычисления уже будут интегрированы как часть объединенной инфраструктуры связи и вычислений. Данный подход обеспечит технологии шестого поколения множество потенциальных преимуществ, которые включают в себя доступ к возможностям искусственного интеллекта и поддержку сложных мобильных устройств и систем.