Интернет как воздух. Новому виртуальному миру нужны хорошие связи

Эрик Шмидт, генеральный директор Google с 2001 по 2011 год, заявил на Всемирном экономическом форуме в Давосе, что Интернет скоро «исчезнет». Это означает, что он станет настолько всепроникающим и всеобъемлющим элементом повседневной жизни и реальности, что станет частью «фона», который мы игнорируем.

«Вокруг нас будет столько устройств, датчиков, вещей, которые мы будем носить и которые будут контактировать друг с другом, что мы перестанем их замечать. Они просто станут частью нашего присутствия в мире. В высшей степени персонализированная, интерактивная и очень интересная реальность только зарождается», — сказал Шмидт на швейцарской конференции.

Зеттабайты будущего

Интернет людей, Интернет вещей, всеобъемлющее виртуальное киберпространство — как бы мы ни называли будущую сеть (2), она должна будет основываться на технической инфраструктуре, с параметрами и возможностями, значительно превышающими текущую пропускную способность. В 1997 году только 2% населения пользовались Интернетом. Сегодня это около 40%.

Согласно информации, предоставленной Международным союзом электросвязи ООН (МСЭ), количество пользователей Интернета в мире уже превысило три миллиарда. Глобальные темпы роста числа интернет-пользователей в 2014 году составили 6,6%. В развитых странах количество пользователей Интернета растет на 8,7% в год. В развивающихся странах — на 3,3%. В группе более бедных стран, несмотря на значительно более скромную статистику, количество пользователей интернета удвоилось с 2009 года. В настоящее время пользователи Интернета из развивающихся стран составляют две трети от общего числа пользователей Интернета в мире.

2. Всеобъемлющий Интернет

Согласно прогнозам Cisco — Visual Networking Index (VNI), в 2013–2018 годах ожидается утроение трафика в глобальных IP-сетях. Мировой годовой трафик в сетях фиксированной и мобильной связи в 2018 году достигнет 1,6 зеттабайт (1,6×1021). Впервые в истории Интернета большая часть этого обмена данными будет происходить с устройств, отличных от персональных компьютеров. Тогда передача по Wi-Fi также начнет доминировать. Развитие способствует общему быстрому росту Интернет вещей.

Ожидается, что в 2018 году количество оборудования, подключающего к Интернету только машины (M2M — Machine to Machine), достигнет численности населения Земли.

Вскоре трафик увеличится в десять раз, достигнув годового прироста в 60%. В 2013 году 33% IP-трафика приходилось на устройства, отличные от персональных компьютеров. Ожидается, что в 2018 году передача данных, связанных с видеоуслугами, составит две трети всего сетевого трафика.

В 2013 году это значение достигло 42%.

Сеть все еще хочет большего

Этот темп может увеличиться даже быстрее прогнозов, особенно если мы посмотрим на быстрое развитие визуальных инструментов в Интернете. Например, давайте подробнее рассмотрим приложение для смартфонов Periscope. Это позволяет нам осуществлять своеобразную трансляцию мероприятия, участниками которого мы являемся, и включать людей из интернет-сообщества (3). Достаточно запустить его, чтобы сотни, а то и тысячи людей смогли полюбоваться увиденным вживую или «войти» в русло нашей повседневной интернет-жизни. Это не единственное приложение такого рода.

Мобильный мир также знает, например, приложение Meerkat, а ранее интернет-пользователи использовали Livestream или Ustream. Однако Periscope позволяет вам виртуально войти в чужой мир. Мы можем, например, сидя в офисе в Познани, водить машину по канадскому лесу, быть на концерте в Токио или любоваться видом с Эйфелевой башни. И это не так, как по телевизору. Участники сообщества могут оставлять комментарии в прямом эфире и, например, просить направить камеру в определенном направлении, на конкретный объект или человека.

3. Прямая трансляция через Periscope

Однако, как сразу заметит сознательный пользователь мобильной сети, чтобы эти прямые трансляции вообще работали, необходимо обеспечить и покрытие, и работоспособность сети, причем на высоком уровне – как со стороны отправителя, так и со стороны получателей. . Ведь речь идет о живом видео… Именно поэтому исследовательские центры по всему миру неустанно работают над увеличением пропускной способности линий (4). 1,4 терабайта (ТБ) в секунду — это сейчас скорость передачи данных существующих и ежедневных сетевых кабелей, с которой приходится сталкиваться тем, кто желает и дальше ставить рекорды.

Телекоммуникационная компания British Telecom и французский поставщик сетевых решений Alcatel-Lucent сообщили об успешном тестировании рекордной скорости. Тест состоял в передаче данных между центром Лондона и городом Ипсвич, находящимся на расстоянии 400 км. Достигнутая скорость 1,4 ТБ/с означает, что по этому каналу можно было отправить 44 фильма HD-качества в секунду. В тесте используется новейшая технология flexigrid, позволяющая оптимизировать передачу данных за счет создания отдельных каналов в сети. В данном случае их было семь, по 200 ГБ/с каждая.

Есть несколько методов более быстрой передачи данных, например, сложные системы с использованием лазеров, но пока они ограничены областью научных лабораторий. Между тем, вышеупомянутая технология от BT и Lucent использует уже установленную и используемую сеть. Работа над новыми решениями в первую очередь основана на быстро растущем спросе пользователей. Интернет для более быстрых и более пропускных каналов.

В конце октября 2014 года совместная работа ученых из Голландского технологического университета в Эйндховене и Университета Центральной Флориды установила новый рекорд передачи данных по одиночному оптоволоконному кабелю длиной один километр. Им удалось достичь скорости передачи 256 терабит (Тб) в секунду (32 терабайта в секунду).

В последнее время все чаще появляется информация об очередных рекордах скорости передачи. За два месяца до голландцев исследователи из датского университета DTU сообщили о скорости передачи данных в 43 терабита в секунду (примерно 5,4 терабайта в секунду). Предыдущий рекорд скорости — 26 Тбит/с, принадлежал Немецкому технологическому институту в Карлсруэ и ждал своего побития три года.

Столь же быстро, а то и быстрее идет работа над скоростями мобильной сети. По состоянию на май 2013 года рекорд беспроводной передачи данных на большие расстояния составляет 40 Гбит/с. Он входит в группу немецких ученых из вышеупомянутого Технологического института в Карлсруэ. Немцам удалось добиться рекордной передачи на расстояние около километра между двумя зданиями, с частотой сигнала 240 ГГц. Однако осенью 2013 года на экспериментальных субтерагерцовых волнах добились скорости передачи 100 Гбит/с на расстоянии 20 м.

Корейская Samsung объявила в октябре прошлого года о внедрении нового стандарта Wi-Fi, который будет в пять раз быстрее, чем ранее известные решения. На практике это означает, что фильм размером 1 ГБ можно передать между устройствами менее чем за три секунды. Функционирующие до сих пор частоты технологии Wi-Fi — 2,4 ГГц и 5 ГГц — позволяли передавать данные со скоростью, достигающей максимум 866 Мбит/с.

Стандарт 60 ГГц, подготовленный Samsung, позволяет гораздо больше. По заверениям компании, скорость передачи данных может достигать 4,6 Гбит/с. Скорость этого порядка может быть достигнута за счет устранения помех, возникающих в канале в результате подключения все большего количества устройств в радиусе действия сети. На частоте 60 ГГц все устройства могут подключаться одновременно без снижения общей пропускной способности сети. В этом году следует ожидать коммерческих решений на базе нового стандарта.

Будущее мобильных сетей, вероятно, будет за терагерцовыми диапазонами, о которых мы уже слышали в вышеупомянутых экспериментах немцев из Карлсруэ. Недавно Эндрю Полсен и Аджай Нахата из Университета штата Юта представили фильтры собственной разработки, позволяющие разделять разные частоты в терагерцовом диапазоне волн и которые, как говорится в неоднократных обещаниях, ускорят беспроводную передачу как минимум в тысячу раз.

5. Передатчики системы pCell

Технология PCell, разработанная изобретателем и предпринимателем Стивом Перлманом, представляет собой попытку решить проблему беспроводной пропускной способности другим способом. Комментаторов впечатлили тесты, проведенные изобретателем, который воспроизводил разные видеопотоки одновременно на восьми айфонах, двух 4K-телевизорах и нескольких других портативных устройствах в одной комнате. В традиционных ячейках беспроводной сети передача данных происходит по всем каналам одновременно, и находящиеся в них устройства в некотором роде должны их совместно использовать.

Технология pCell заключается в создании ячеек сети, в которых отдельные устройства окружены, как это описано, «пузырями». Это означает, что телефон или планшет не ждет данных, а загружает их сразу с максимальной пропускной способностью, доступной в данной соте. Как нетрудно догадаться, речь идет о необходимости создания специальной инфраструктуры для нового типа ячеек сети. Точки доступа, предлагаемые Perlman’s Artemis Networks, называются pWave (5).

Поиска технологий, как проводных, так и беспроводных, которые будут передавать во много раз большие объемы данных, недостаточно. Множатся концепции географической популяризации Интернета, доставки его туда, куда он еще не пришел или где он доступен в ограниченном объеме. Самые известные из них, проекты компаний Google, Facebook и SpaceX, известны в СМИ под общим названием…

… Скай-фай

Более половины населения развитых стран находится в сети. Однако в Африке в 2014 г. только 19% могли сказать о себе такое. И это в основном в крупных городских центрах, потому что строительство инфраструктуры там проще и выгоднее.

И это те регионы, о которых магнаты сейчас думают в своих проектах. Интернет. Они хотят нести сеть в пустоши. Гуглите — с воздушными шарами, наполненными гелием, на орбите Земли. Facebook — на крыльях дронов. SpaceX — с использованием микроспутников, находящихся на низких орбитах. В планах предполагается, что летающие серверы обеспечат местным провайдерам доступ к сети по сниженным ценам, что, в свою очередь, приведет к экспоненциальному росту числа индивидуальных пользователей.

6. Дрон Facebook — визуализация

Facebook намерен использовать дроны Ascenta на солнечных батареях, купленные в 2014 году. Устройства должны летать на высоте 20 км над Землей, что выше маршрутов полета пассажирских самолетов (6). Солнечная энергия означает, что вы можете оставаться в воздухе без перерыва в течение нескольких месяцев. Хотя по сравнению со спутниками аппараты могут охватывать гораздо меньшие площади, в отличие от орбитальных «машин» их можно доставлять на Землю, ремонтировать или перемещать в другую местность. О меньшей стоимости подъема и говорить нечего.

Google экспериментировал с дронами, но в конце концов решил, что Project Loon будет основан на воздушных шарах, наполненных гелием. Гондола будет содержать передающие устройства, также способные общаться друг с другом, а также дроны Facebook и микроспутники SpaceX. Шары Google отличаются тем, что они не только обеспечивают сигналом базовые станции для мобильной телефонии или передатчики Wi-Fi на Земле, но и сами могут служить базовыми станциями, а отдельные мобильные устройства подключаются к ним напрямую (7). В феврале 2014 года рекорд продолжительности полета Loon составил 50 дней.

Воздушные шары теперь могут летать в стратосфере в течение шести месяцев или дольше. Воздушные шары Google не имеют двигателей, но ими можно управлять с помощью компьютера. Направление полета предполагается изменением высоты в стратосфере. Ветры там слоистые, разнонаправленные. Просто измените слой, чтобы двигаться в нужном направлении. Знание направлений и скоростей ветров получено в результате тридцатилетних исследований верхних слоев атмосферы.

Интернет для всех, но не для всех

Конечно, крупные компании не действуют бескорыстно. Больше всего они заботятся о том, чтобы новые интернет-пользователи в первую очередь пользовались их услугами. Некоторое время Facebook делился проектом, направленным на бесплатное подключение как можно большего количества людей к Интернет — потому что зачастую отсутствие инфраструктуры и средств для финансирования коммерческого сервиса являются основными барьерами, препятствующими доступу в Сеть. Проект работает благодаря сотрудничеству нескольких компаний, таких как Facebook, Samsung, Opera или Nokia (8). Здесь пользователи имеют доступ к ограниченному количеству услуг и веб-сайтов.

7. Визуализация проекта Google Loon

Услуги, требующие высокой пропускной способности, также исключены из программы. Таким образом, невозможно использовать технологию VoIP, потоковое видео, загрузку файлов или обмен фотографиями в очень высоком разрешении. Страницы также должны быть должным образом интегрированы с платформой, что означает, что они не могут использовать JavaScript, SSL, TLS и HTTPS. Кроме того, они должны соответствовать рекомендациям Facebook. Приложение доступно для мобильных устройств в Азии, Африке и Латинской Америке. Поставщики также участвуют в проекте Интернет из этих стран. Им не нужно платить за это, а в самом приложении нет рекламы.

В Индии, однако, поступали утверждения, что приложение не позволяет использовать все ресурсы Сети, что противоречило бы принципу его нейтралитета. Отсюда и решение некоторых компаний из этой страны выйти из проекта. Марк Цукерберг из Facebook ответил на эти обвинения, открыв платформу для всех заинтересованных программистов.

Если они хотят поделиться своими материалами, они должны соблюдать некоторые важные правила, в том числе самое главное, согласно которому весь проект создан для продвижения не данных услуг, а Интернета в целом. Как видите, Интернет «воздух» теперь доступен. Проблема в том, что некоторые компании хотят, чтобы мы дышали только их воздухом, а не конкурентами. С другой стороны — высокопроизводительные ссылки, которых требует новый виртуальный мир, не бесплатны. Кто-то должен платить за визуальный опыт. Обычно, когда мы идем по цепочке рынка, это покупатель.