Взгляд из США на развитие 5G

В наши дни технологии 5G, пусть уже и не являются предметом удивления, но все еще находятся на начальном этапе своего повсеместного внедрения. Активным изучением возможностей использования нового поколения связи занимается Центр Вильсона. В частности, им разрабатывается собственный проект «5G Beyond Borders». В рамках данной программы исследуется сотрудничество США, Канады и Мексики для максимизации преимуществ от внедрения 5G и сопутствующих технологий. Проект включает в себя обзор технологического ландшафта по всему миру, изучение влияния технологий 5G на североамериканский бизнес и интеллектуальное производство, а также оценивает влияние трансграничного взаимодействия североамериканских государств на эффективность внедрения нового поколения мобильной связи.

Осенью 2020 года Центр Вильсона в партнерстве с Центром инноваций в области международного управления и Технологическим центром Монтеррея провел семинар, посвященный оценке состояния сетей 5G в Северной Америке. Его итогом стала выработка основных политических действий, необходимых для успешной реализации своего проекта. Стороны договорились о создании североамериканской технологической дорожной карты, используя имеющийся опыт применения подобных карт во время внедрения технологий полупроводников, интеллектуальных сетей, облачных вычислений и военных приложений. Предполагается, что впоследствии она может быть преобразована в более универсальную стратегию, к которой смогут обращаться государства за пределами ее действия. Создание единой дорожной карты потребует от США, Мексики и Канады скоординировать и упорядочить свои собственные национальные стратегии в области 5G. Вторым принятым решением стала нацеленность на соблюдение темпов технологической эволюции Северной Америки. В ответ на формирующееся глобальное лидерство Китая в ключевых технологических дисциплинах страны Северной Америки должны выработать общий взгляд на стандарты для инфраструктуры 5G, чтобы уравновесить растущее влияние Пекина.

Крайне важно, чтобы национальная и региональная политика сделала шаг назад от управляемого отраслью процесса разработки стандартов и больше содействовала активному участию в нем североамериканских фирм.

Таким образом, распределение приоритетов и лучших практик технологий 5G между государственным и частным секторами будет способствовать ускорению технологического развития континента. Еще одним решением, принятым на семинаре, стало содействие дальнейшему континентальному сотрудничеству через организацию трехсторонних форумов. Разные уровни разработки и внедрения технологий 5G в каждой стране требуют больше механизмов для трансграничного сотрудничества. США, Мексика и Канада добиваются прогресса в данной области по-своему, что может создать проблемы для стандартизации и коллективной выгоды в будущем. Поэтому крайне важным является сотрудничество в вопросах стандартизации. Региональные координационные органы, например, Панамериканская комиссия по стандартам (COPANT), Межамериканская комиссия телекоммуникаций (CITEL) и Совет по гармонизации электротехнической стандартизации стран Северной и Южной Америки (CANENA), станут важными форумами для диалога и продвижения совместимых стандартов среди заинтересованных сторон.

Технологические сдвиги в виде развертывания сетей 5G, а позднее и 6G-сетей, предъявляют новые, меняющиеся требования к энергетической инфраструктуре. В этом контексте для мировых производителей энергии появляется возможность реализовать долгожданный масштабный проект по переходу на чистую энергетику. Сегодняшние электросети были созданы по иерархическому принципу, когда энергия поступает от крупных централизованных генерирующих объектов по основным линиям электропередачи к распределению в меньших масштабах и, наконец, к потреблению в домах и на предприятиях. Переход к чистой энергии должен привести к перестройке данной архитектуры, чтобы поддерживать более разнообразную, распределенную и изменчивую энергетическую систему, в которой энергия распределяется во всех направлениях. Это непростой процесс, требующий хорошо структурированных рыночных механизмов и тщательного баланса спроса и предложения, чтобы избежать катастрофических сбоев, подобных тем, которые наблюдались в Калифорнии в 2000-2001 годах или Техасе в 2021 году. В сети 5G заложены большие технические возможности: поддержка массовой межмашинной связи, обеспечивающая стремительное развитие сетевых устройств; критичность поддерживаемых задач (от удаленных операций до беспилотных автомобилей); более высокая пропускная полоса; значительное сокращение задержки между запросом и получением информации.

Технологии 5G объединяют растущую виртуализацию, облачные и периферийные вычисления, машинное обучение, разделение сетей и их автоматизацию не только в сеть с поддержкой Интернета вещей, но и в сеть с поддержкой Интернета систем (т.е. цифровых платформ и инструментов, лежащих в основе новой цифровой экономики).

Чтобы реализовать весь потенциал повсеместного мгновенного подключения большого количества устройств по всему миру, потребуется активное использование спутников, при этом наземные и космические компоненты будут работать в связке для выполнения более широкого спектра функций. Данные возможности предъявляют серьезные требования к энергетическому сектору. Отсюда вытекает необходимость к поддержке крайне высокого уровня надежности энергетической системы, что, по анализу издания The Wall Street Journal, в настоящее время омрачается ростом числа перебоев в электроснабжении на территории США. Необходимо с особым вниманием относиться к повышению способностей современных энергосетей, так как от них напрямую зависит степень реализации перспектив сетей 5G. Целостная оценка предстоящих технологических преобразований и своевременное принятие соответствующих мер будут способствовать более гармоничному взаимодействию сетей 5G и энергетической инфраструктуры.

Внедрение технологий 5G, не может не затрагивать вопросы национальной безопасности, так как данные технологии являются составной частью критической инфраструктуры, которая подвержена шпионским и подрывным операциям. Сети 5G содержат в себе большой поток данных и являются привлекательной целью для сбора разведданных и кражи интеллектуальной собственности. Особое значение здесь приобретает использование спутниковых систем, так как их роль в формировании не только американской, но и глобальной системы 5G все больше увеличивается. Так, в спектр функций спутников могут быть включены обеспечение дополнительной обратной связи, создание избыточности и обеспечение более широких возможностей подключения в отдаленных районах. Современная архитектура спутниковых систем расширяется, возникает необходимость дополнительной ее интеграции с наземными телекоммуникационными сетями, что заставляет специалистов перенести внимание с традиционных наземных аспектов этих сетей на космические. Отсюда возникает ряд вопросов, связанных с потенциальными угрозами национальной безопасности в контексте использования спутниковых систем в сетях 5G.

Следует отметить, что подавляющая часть данных, передаваемых по коммерческим сетям 5G, не является предметом национальной безопасности. Однако, операции кибершпионажа по сбору совокупных данных могут иметь для нее последствия, например, с точки зрения выявления уязвимостей. Критичность спутниковых систем напрямую зависит от их использования и определяемой роли военными и разведывательными институтами. Рассматривая надежность передачи между космическими и наземными объектами, необходимо иметь представление о количестве соединений с землей у каждого спутника и устойчивости линий получения и передачи данных. Плохо спроектированная или небезопасная наземная инфраструктура является более легкой мишенью, чем сами средства космического базирования. Большая защита может быть обеспечена за счет рассредоточенности наземных объектов, обеспечения их устойчивости к неблагоприятным погодным условиям, стихийным бедствиям и физическим атакам. А сложности физического доступа к самим спутникам должны нивелироваться за счет увеличения первоначальных инвестиций по поддержке длительного срока их службы.

Изучая вопрос конфиденциальности и целостности данных, необходимо отметить уязвимость современных спутниковых систем перед взломом. Эта проблема вызвана недостаточными действиями коммерческих провайдеров спутниковой связи в области кибербезопасности. Для улучшения ситуации необходимо обеспечить более углубленную защиту компьютерных сетей посредством развития их архитектуры, организации пассивной и активной защиты, а также сбора данных об уязвимостях и вредоносной активности. Одним из решений может послужить использование спутниковыми системами модели «наименьшего доверия», когда ни один пользователь, устройство, приложение или служба не могут пользоваться всеобщим доверием в среде данных или архитектуре. Кибербезопасность должна быть центральным фактором, а не дополнительным продуктом с возможностью поздней интеграции в систему. Обеспечение надежности и безопасности цепочек поставок спутниковых систем является еще одним вопросом национальной безопасности. Здесь важно учитывать такие риски, как нехватку производства, перебои в торговле, стихийные бедствия, действия конкурентов. Пандемия COVID-19 наглядно продемонстрировала хрупкость текущих цепочек поставок. Поэтому мероприятия по повышению их доступности (надежности) и безопасности должны проводиться с большей активностью и пониманием невозможности организовать их полную устойчивость в связи с постоянно меняющейся геополитической обстановкой.

Усилия США по переходу сетевой экосистемы 5G от ограниченного числа собственных поставщиков к более разнообразным поставщикам данных технологий зарождают дискуссию о роли, которую оборудование с открытым исходным кодом может или должно играть в этой экосистеме. Оборудование с открытым исходным кодом – это оборудование, дизайн которого сделан общедоступным, чтобы любой желающий смог изучать, модифицировать, распространять, изготавливать и продавать дизайн или аппаратное обеспечение на основе этого дизайна. Эксперты из компаний Ericsson, OSHWA и Qualcomm рассмотрели основные вопросы, возникающие в связи с применением данного оборудования в технологиях 5G. Во-первых, данный процесс снижает барьер для входа коммерческих и некоммерческих игроков, облегчая внедрение инновационных решений и улучшая доступность технологии для всех участников. С другой стороны, для оборудования с открытым исходным кодом существует ряд ограничений. Само по себе, оно не формирует высокопроизводительную или даже рабочую систему. Несмотря на существование компаний, разрабатывающих и распространяющих аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом, например, OpenHW Group и CHIPS Alliance, для других компаний с собственным опытом в разработке ядер центрального процессора проекты с открытым исходным кодом не представляют особого интереса. Говоря о роли правительства США и частного сектора в вопросах внедрения аппаратного обеспечения с открытым исходным кодом, эксперты подчеркнули важность открытого, предсказуемого и привлекательного инвестиционного климата для всех заинтересованных сторон отрасли, отмечая возможную пользу правительства в юридических консультациях для частного сектора. Рассматривая взаимосвязь между оборудованием и программным обеспечением с открытым исходным кодом, специалисты отметили сложную многокомпонентную систему технологий 5G, где оборудование и программное обеспечение не обязательно должны включать в себя данный код. Разные варианты использования предъявляют разные требования к масштабируемости и надежности, поэтому наиболее эффективным способом коммерческих реализаций является использование эталонной архитектуры с возможностью смешивать проприетарные компоненты и компоненты с открытым исходным кодом.

Подводя итоги деятельности Центра Вильсона в области технологий 5G, можно сформировать ряд универсальных тезисов. Опыт взаимодействия США, Канады и Мексики показал, с одной стороны, разнородность в подходах и уровнях развития данных технологий у каждой страны, с другой стороны, продемонстрировал широкие возможности для многостороннего сотрудничества. Развитие современных систем 5G напрямую зависит от устойчивости энергетической инфраструктуры государства, которая в наши дни характеризуется растущим числом перебоев. Внедрение новых технологий влечет за собой расширение зоны ответственности национальной безопасности, где возрастающая роль спутниковых систем в рамках 5G не должна уходить из поля зрения специалистов. Еще одной дискуссионной темой в ближайшее время станет оценка влияния оборудования с открытым исходным кодом на общее развитие технологий 5G.