Telekomunikacijski izzivi desetletja

Medtem ko se trenutno večina dogajanja v panogi telekomunikacij vrti okoli uvedbe mobilnih omrežij pete generacije, smo preverili, s katerimi izzivi se bo morala soočiti proti koncu desetletja.

Čeprav se zdijo mobilna omrežja 5G s svojo odzivnostjo in gigabitnimi hitrostmi ta hip univerzalen odgovor na vse izzive, povezane s povezljivostjo in telekomunikacijskimi potrebami, vendarle ni tako. Je dovolj, da ena bazna postaja na relativno majhnem področju s signalom pokrije milijon naprav? Z vidika današnje običajne rabe, ko se na mobilno povezljivost zanašajo predvsem pametni telefoni in tu pa tam kakšna tablica ter prenosni računalnik, vsekakor. Kaj pa, ko v enačbo vstopijo malodane še vse ostale električne naprave, z najrazličnejšimi senzorji na čelu? Pravi scenarij vseprisotnega interneta stvari se v praksi sploh še ni uresničil. Kje so šele samovozeči avtomobili, ki »se pogovarjajo« med seboj, s semaforji, cesto, električnimi skiroji, parkomati itd.

Hiperpovezljivost, hiperpodatki, hipervse

Izzivi, ki se panogi telekomunikacij obetajo še v tem desetletju, niso majhni. Če bi jih morali laično poenostaviti, bi se glasili nekako takole: vse pomnožite s sto, v najslabšem primeru celo s tisoč. Opa. Kako bomo tej hiperdimenziji vsega kos?

Očitno je, da mobilna omrežja 5G vendarle niso bila zasnovana z mislijo na milijarde povezav. Ne le brezžična, tudi fiksna omrežja bodo na veliki preizkušnji. Danes lahko posamezno optično vlakno hkrati prenaša milijon povezav, ki vsebujejo video vsebino, vzorčeno v ločljivosti 4K, in to se nam zdi fantastično. Toda že leta 2030 bodo morala biti optična omrežja sposobna podpirati interakcijo milijonov ljudi v mešani ali obogateni resničnosti. To pa pomeni, da bo morala zmogljivost enega samega vlakna preseči 100 Tb/s oziroma se desetkrat povečati. Pa povezanih naprav še nismo šteli v to enačbo. Dodati moramo naslednji (vsaj) 10-kratnik.

Več naprav in več povezav pomeni tudi več podatkov, ki jih bo treba (s)hraniti in obdelovati. Ko bodo terabajte podatkov v omrežjih in sistemih začeli zamenjevati petabajti, bo upadla njihova odzivnost – iz milisekund v mikrosekunde. Trenutna von Neumannova arhitektura narekuje prenašanje podatkov med procesorjem, pomnilnikom in hrambo podatkov. Pasovne širine vodil PCIe in pomnilnika DDR, ki jih trenutno imamo, ne bodo mogle slediti rasti zmogljivosti omrežja. Omenjena arhitektura bo postala ozko grlo, zato strokovnjaki že razmišljajo o sistemih, kjer bo trenutno procesorsko orientirano zasnovo zamenjala pomnilniška ali podatkovno orientirana. Kaj lahko se zgodi zasuk, da podatkov ne bomo več pošiljali v obdelavo prek omrežja, temveč se bodo procesorske zmogljivosti selile na lokacije s podatki. V naslednjih letih bo panoga IT zagotovo občutila pravo težko digitalnih podatkov.

Tudi zmogljivost računalniških sistemov bo morala biti stokrat višja od sedanje. To utegne biti še celo večji izziv kot zagotavljanje vseprisotnih ultraširokopasovnih povezav. Silicij in drugi eksotični materiali zadevajo ob svoje meje. Litografija in proizvodni postopki v tovarnah čipov so že pri petih nanometrih – koliko rezerve sploh še imamo? V svetu procesorjev smo že doživeli frekvenčne »plafone«, zato se je dodajanje zmogljivosti spremenilo v dodajanje števila jeder. Kje bo ta praksa zadela ob meje fizike in termike? Izziv, kako zagotoviti dovolj veliko procesorsko moč, utegne biti celo največji, saj se ob trenutnem tempu razvoja procesorjev njihove zmogljivosti vsako leto (v najboljšem primeru) zgolj podvojijo. Koraki torej ne bodo dovolj, meriti bo treba na preskoke, saj je tudi na tem področju želen faktor rasti opredeljen s številko sto. Kako to doseči?

Nekaj mogočih poti razvoja in rešitev je, denimo, v predstavitvi svoje vizije inteligentnega sveta v letu 2030 nakazal Huawei. Njegovi strokovnjaki menijo, da moramo digitalno računalništvo najprej premakniti iz današnjega splošnega računalništva v fazo računalništva za posebne namene, zatem pa še v heterogeno računalništvo, ki omogoča soobstoj več računalniških arhitektur, kot so osrednji, grafični in drugi namenski procesorji. Znanstveniki velike upe polagajo v fotonsko in kvantno računalništvo.

Zaustavljanje energetske lakote

Naše skorajda izključno električno gnane naprave, med katerimi imajo znaten delež tudi telekomunikacijske rešitve, planetu povzročajo nekakšno energetsko lakoto. Svetovna poraba energije trenutno raste s povprečno letno stopnjo 1,7 odstotka. Morda se ne sliši veliko, pa je. Poraba energije se je od 18. stoletja do danes povečala kar za 22-krat. Trenutno 85 odstotkov električne energije pridobimo iz (kurjenja) fosilnih goriv, kar pomeni, da je vse prej kot okolju in človeku prijazna. Svet mora zato močno dvigniti prizadevanja za razvoj rešitev, ki bodo omogočale pridobivanje električne energije iz obnovljivih virov. Energetska trajnost je za strokovnjake eden najbolj zastrašujočih izzivov. Pot do nje bodo v praksi predstavljale nizkoogljična energija, širša elektrifikacija industrije in raba (umetne) inteligence.

Kaj menijo analitiki? Do leta 2030 naj bi že več kot polovica vse energije prihajala iz obnovljivih virov, več kot polovica novih avtomobilov bo električnih, slaba petina (18 odstotkov) domov bo uporabljala energijsko učinkovite pametne robote. Veliko vlogo pri zajezitvi energetske lakote bo igrala tudi informacijska tehnologija – z opolnomočenjem širokega spektra panog lahko IKT v naslednjem desetletju zmanjša emisije ogljika za dobro petino.

Ne, na tehnološko-telekomunikacijske izzive resnično povezanega in inteligentnega sveta, ki bi ga radi ustvarili, še nismo pripravljeni.