— 9 сентября 1991 года была запущена в коммерческую эксплуатацию первая в России сотовая сеть. Это была сеть 1G?
— Первой в России была сотовая сеть в Санкт-Петербурге, NMT-450, и да, это был 1G.
— Что такое 1G?
— 1G — это первый стандарт сотовой связи. Мартин Купер (американский инженер, «отец мобильного телефона») звонил уже по телефону первого поколения.
Первое поколение — это не какой-то один стандарт, это большое количество разных стандартов, которые были реализованы в разных странах. В первую очередь особенностью 1G было использование аналоговых каналов, когда фактически по одной несущей частоте передавалось одно соединение абонента с сетью.
— А в России первый звонок кто совершил?
— Считается, что Анатолий Собчак. Он по сотовому телефону позвонил в Сиэтл как раз 9 сентября 1991 года.
Связь 1G была больше похожа на обычную, нецифровую телефонию в домах — самую простую, когда в старых фильмах человек кричал в угольный микрофон, и чем громче он кричит, тем лучше его слышно. Практически аналоговая сотовая связь вела себя приблизительно так же. То есть, чтобы вас было лучше слышно, надо было громче говорить.
— Мы сейчас с вами говорим по телефону со стандартом связи 4G. Чем наша связь отличается от 1G?
— Наша современная связь отличается радикально, в первую очередь тем, что связь стала цифровой. То есть качество речи отличается приблизительно так же, как компакт-диск или цифровой файл с музыкой отличается от граммофонной пластинки. Помните трески, шумы какие-то посторонние? Цифровая связь позволяет передавать голос практически без искажений.
Второе отличие — современная система ориентирована прежде всего на передачу данных: можно передавать большие объемы данных. В системах первого поколения это предусмотрено еще не было.
— В наших смартфонах сейчас иногда работает и 2G. Для чего это нужно, если уже существует 4G?
— Сейчас российским законодательством закреплены нормы, которые предполагают наличие у всех операторов сети 2G GSM. В первую очередь это связано с тем, что современная система ЭРА-ГЛОНАСС работает на 2G. Кроме того, осталось еще большое количество машинных устройств разного рода, интернета вещей и сигнализаций, систем охраны домов, которые используют только 2G. В ряде ситуаций, чтобы совершить звонок из LTE, телефон переходит в 2G. Система 2G, в первую очередь, используется для голосовой связи и для передачи данных на низкой скорости.
— Но 2G — это первый стандарт, который умеет передавать цифровые данные, верно?
— Да, именно так.
— Как именно звук нашего голоса преобразуется в цифру?
— Голос представляет собой волну. Представим, например, волну на берегу моря и сфотографируем ее, — в некоторых местах уровень воды будет выше, в некоторых ниже. Можно замерить через каждый миллиметр уровня воды в этой волне, и получится список из разных цифр, каждая из которых будет соответствовать определенному уровню воды.
Этот список — и есть цифровые данные. Их можно отправить другому человеку, и он (или система) по присланным точкам сможет восстановить эту волну в таком же виде.
То же самое делает сотовая сеть и мобильный телефон. Он слушает голос, разбивает на точки то, что услышал, отправляет через эфир, а на противоположной стороне система из точек собирает волну, которую мы слышим как голос.
— Это произошло уже в стандарте 2G. Для чего же тогда нужно 3G, 4G?
— Для передачи голоса вполне хватало бы сети 2G. Но операторы хотели передавать видео, они сделали каналы более широкополосными: нужно было передавать уже не 10–20 тысяч точек в секунду, а 300–400 тысяч. Все насмотрелись кинофильмов, начитались фантастических книжек, решили, что это точно будет нужно пользователям.
И тут произошла драма. Абоненты совершать видеозвонки не захотели. Одна из сложностей видеозвонков заключается в том, что для него человек должен быть готов: не лежать на кровати, быть причесан, женщина должна быть накрашена.
Это практически приравнивается к выходу на улицу. Не каждому это понравилось.
Кроме того, во времена развертывания сетей 3G видеозвонки были достаточно дорогим ресурсом.
— И тут появились смартфоны?
— Да, первые смартфоны появились еще в сетях 3G. Но они еще быстро разряжались, и к моменту появления технологии 4G их уже существенно доработали. И вот на этой точке мы находимся сейчас.
— Сколько процентов абонентов мира уже использует 5G?
— Порядка 30%. Основным локомотивом стал Китай. Он развернул очень большую программу по развитию сетей 5G и является главным лидером. Также есть сети 5G в США, в Европе. Количество подключений сейчас — около 3 млрд.
— Что у нас сейчас в России с 5G?
— У нас этот процесс наконец-то сдвинулся с мертвой точки.
Одна из ключевых проблем 5G в России заключается в ограничениях по частотам.
Самый популярный диапазон 3,5–3,8 ГГц для развития этого поколения связи занят разными спецслужбами.
В свое время весь мир поделили на три зоны. И вот в той зоне, в которой мы находимся, службы распределены так, что диапазон частот 3,5–3,8 ГГц занят полностью. Практически все сотовые частоты в нашей стране выделяются на вторичной основе. Там уже обязательно кто-то есть, и нам, — людям сотовой связи, — приходится каким-то образом встраиваться в то, что было поделено еще до нас. Это касается практически любого частотного назначения.
Но не так давно всем операторам были все-таки выделены частоты. Это сравнительно небольшая полоса, но уже что-то. То есть появились первые разрешенные частоты, на которых можно вещать в 5G.
Более того, 5G можно разворачивать даже на традиционных частотах, которые уже у операторов есть, в которых сейчас работает LTE, например.
— В каком году у россиян уже будет 5G?
— К 2030 году, думаю, будут развернуты обширные сети. До этого нужны отдельные станции.
— Много вышек сотовой связи нужно добавить?
— Вопрос, сколько для этого нужно поставить дополнительных сайтов, — должен, наверное, решаться операторами. Можно, например, просто размещать оборудование уже в плотной городской застройке, где расстояние между базовыми станциями исчисляется сотнями метров. Там спокойно можно располагать оборудование на существующих позициях.
Может быть, пригодятся какие-то дополнительные решения. Вообще с технологией 5G связана масса новых идей, которые занимают умы инженеров. В частности, есть такая штука, называется реконфигурируемые интеллектуальные поверхности (RIS, Reconfigurable Intelligent Surface).
Идея заключается в том, чтобы на здание вешать щиты, которые могут переотражать радиоволны в заданном направлении и даже как-то фокусировать их на абонента.
Технических решений, как обеспечить эту связь, очень много.
— А стандарт 6G уже определен?
— Для 6G протокол стандарта еще окончательно не утвержден, но он будет утвержден к 2030 году. Недостаточно просто придумать какую-то идею и какую-то технологию, надо, прежде всего, всем договориться, на каком техническом языке устройства будут разговаривать друг с другом.
Сейчас только-только начинается работа по составлению спецификаций для 6G. Этой кодификации, написанию протоколов предшествует очень большая исследовательская работа.
Работы в мире по 7G уже тоже идут, но на уровне фундаментальных теоретических исследований.
— Правильно ли я понимаю, что оборудование для сотовых вышек должно у нас в стране быть отечественным?
— Есть требование, что LTE должен разворачиваться на российском оборудовании. И этому требованию уже много-много лет. Но сотовым операторам все же дали возможность закупать зарубежное.
— Кто у нас из отечественных производителей делает базовые станции для сотовой связи?
— Это мы — Yadro, а также «Булат» и «Иртея».
Нам была поставлена задача сделать российские базовые станции. Была целая государственная программа по разработке современных перспективных средств связи. В этой программе было большое количество участников, в том числе и Yadro.
И для того, чтобы развивать эти технологии в 2022 году были заключены три контракта с операторами «Билайн», «МегаФон», Tele2 и «Ростелеком» («Ростелеком» и Tele2 шли в паре). В рамках этих форвардных контрактов были получены требования от заказчиков — операторов: что именно мы должны делать. Совершенно фантастический объем требований: шесть-семь тысяч пунктов. И, начиная с 2022 года, мы по ним плотно работаем для того, чтобы максимально закрыть эти требования.
До 2030 года отечественные производители должны сделать 75 тысяч станций, из них 55 тысяч приходится именно на Yadro.
Так вот, уже сейчас через наши базовые станции активно звонят российские абоненты и разговаривают в сетях операторов.
— Что будет в 6G, 7G, 8G, 9G и 10G?
— В 6G в первую очередь должны появиться новые частотные диапазоны. Например, диапазон, который дополняет 5G — и находится как бы в середине между уже используемыми частотами.
Второе — должна появиться единая система наземных и неназемных сетей связи, так называемые Non-Terrestrial Networks (NTN). По сути, связь со спутниками и связь наземная, с базовыми станциями, должны строиться по одним и тем же протоколам и правилам, взаимодополняя друг друга.
— Что NTN даст обычному человеку?
— Бесшовность. То есть ты едешь куда-то, пропадает сотовая сеть, и в этот же момент у тебя появляется связь со спутником.
Плюс еще в 6G есть технология использования сети в качестве радара. Можно отслеживать местоположение летающих или наземных объектов без использования видеокамеры, например.
Еще одна сильная сторона 6G — использование искусственного интеллекта в качестве прогнозиста местоположения абонента при движении. Например, радиолуч базовой станции будет направляться туда, куда абонент сейчас вот-вот должен прийти.
Вообще возможностей для применения искусственного интеллекта очень много.
Кроме того, уже можно будет создать тактильный интернет.
— Когда вы говорите, что в 6G в первую очередь должны появиться новые частотные диапазоны, причем «где-то в середине 5G». Что это означает?
— Можно представить себе клавиатуру фортепиано. 1G — это три ноты. 2G — это уже две октавы. Когда появился 3G, добавили третью октаву. В 4G появилось еще по одной октаве справа и слева. А 5G — это такая бесконечная клавиатура, и где-то справа — далеко-далеко — шесть октав еще добавилось. В 6G, то пространство между октавами слева и теми, которые справа далеко-далеко, — заполнилось.
И вот мы видим фортепиано невероятных размеров, вдоль которого можно бегать или играть вдесятером.
— И что же будет тогда в 7G?
— В 7G начинаются самые интересные вещи, потому что есть идеи, как использовать более широкие частотные диапазоны.
Мы сумеем создать полноценную связь в космосе, — в любой точке космоса. То есть это глобальное космическое покрытие. Земля и Луна должны будут находиться в сфере коммуникации.
Но самое интересное — это, наверное, технология. Должны начать использоваться квантовые коммуникации, предположительно, к тому моменту (2040–2045 годы) квантовые компьютеры должны стать более серьезными.
И должна заработать технология квантовой телепортации, когда у тебя в руках одна половинка, ну, один электрон, а второй, связанный с ним, у меня на Луне, например. И если ты изменишь положение своего электрона, мой должен мгновенно тоже изменить положение. Этот интересный эффект сейчас все исследуют.
Это называется квантовой запутанностью. Есть академический и смешной пример — вот два носка, один лежит в одной комнате, другой — в другой комнате. Если ты наденешь носок на левую ногу, то тот носок, что в другой комнате, становится правым. Если наденешь на правую, тот, что в другой комнате, становится левым.
— Искусственный интеллект к тому времени уже будет руководить человечеством?
— Думаю, мы должны перейти к какому-то глобальному искусственному интеллекту. Связанность уже должна быть совершенно невероятной.
И, я думаю, будут реализованы первые модели нейроинтерфейсов в сетях, когда фактически телефон уйдет в прошлое. У тебя будет условная «флешка», к которой можно будет подключить антенну у головы и «звонить из головы».
Но вообще что-то сложно прогнозировать, потому что сейчас, когда мы находимся в эре 4G и 5G, можно оглянуться и посмотреть, как выглядит связь 1G или даже 2G нашими глазами? Тогда мы радовались, что у нас были модемы 28,8 кбит/с, когда мы могли передавать страницу лексикона за минуту. Думаю, что для тех людей в 2050 году, наш 2026 год будет выглядеть, скажем так, забавно.
— Действительно, 8G, 9G и 10G сейчас выглядят туманно, но можно ли что-то сказать про 10G? В каком году у нас будет это 10G?
— 10G должен появиться ровно через 100 лет после создания сотовой связи. То есть где-то в 2070 году.
К этому моменту связанность — если под сетью понимать уже не сотовую сеть, а сеть вообще — будет такой, что практически на уровне клеток у нас в крови будут плавать какие-то устройства-агенты, которые будут автоматически друг с другом связываться и корректировать состояние человека. Как молекулы, например, гемоглобина.
Вопросы квантовой телепортации, я думаю, должны быть решены.
Возможно, мы преодолеем скорость света. Некоторые ученые говорят, что с помощью квантовой телепортации можно будет передавать информацию быстрее скорости света. Хотя пока фундаментальное ограничение существует, и информацию передать быстрее, чем скорость света, нельзя. Но нам для того, чтобы мы хорошо общались, живя на разных планетах, нужно эту проблему скорости света решить.
И думаю, она может быть решена.