Изграждането на съвременно общество на дигиталното бъдеще (познато още като „Общество 5.0“) изисква адекватна комуникационна среда, позволяваща свързването на множеството интелигентни устройства в своеобразна „дигитална екосистема“ от: технологии, хора, околна среда и смарт инфраструктура за предоставяне на ново качество на живот.

За решаването на тази амбициозна задача ролята на безжичните технологии и мобилните 5G решения е фундаментална. Те се очаква да осигурят необходимата свързаност на всички нови безжични смарт устройства с нужната скорост чрез изграждане на нова комуникационна инфраструктура, управлявана с „изкуствен“ (и по-конкретно – „машинен“) интелект.

 

 

От една страна, това създава редица нови възможности за оформянето на нова, интелигентна градска среда с модерни услуги за транспорт, работа, производства, пазаруване, местообитание, здравеопазване, образование, комунални услуги и забавление. От друга – тази нова кибер-физическа, дигитална екосистема на бъдещето, поражда редица въпроси и предизвикателства пред сигурността на гражданите на дигиталната ера и процесите свързани с трансформацията, произтичащи от тази промяна.

В този ред на мисли, засилването на тенденциите за въвеждане на 5G технологиите в ЕС корелира и с управлението на редица рискове, произтичащи от това (организирани от м. януари, 2020 около EU 5G Toolbox чрез NIS Cooperation Group). Планираните инвестиции до 2025 са за над 200 млрд. евро, което прави въпроса за стратегическата дигитализация на ЕС до 2030 година, изключително значим по отношение на 5G. Тук, приоритизираното публично-частно партньорство с безспорните технологични комуникационни лидери на пазара като китайската – Huawei е от ключово значение за бързата и ефективна технологична трансформация.

Наред с това, е важно да се отбележи, че принудителното заключване около двете вълни на пандемията с COVID-19 през 2020 година, ясно показа нарастващата нужда на потребителите от бързо и сигурно модернизиране на мобилните и безжични интернет услуги, въвеждането на 5G, и произтичащите от това иновативни бизнес решения.

 

 

Основната идея на радио разпръскването при 5G

Радиоразпръскването при 5G мрежите е подобно на това при 4G (LTE) решенията като физическа архитектура, но се планира да използва по-голям брой разпръскватели при по-малка мощност. Тази необходимост (ориентирана най-вече към намаляване влиянието на новата 5G мрежа върху биотопа) се компенсира чрез създаването на хибридни подмрежи, използващи различни маломощни потребителски смарт устройства. Така пресечения терен в градска среда се очаква да бъде покрит по-добре, предвид високочестотните работни диапазони. Към момента се прилагат различни честотни обхвати за различните страни, вариращи от 600-700 MHz до над 52.6GHz, които могат да се припокриват отчасти с LTE честотните ленти (4G) и условно да бъдат разделени в три класа: < 1 GHz, 3 – 5 Ghz, 20 – 100 GHz.

Днес, основно разпространение има средния диапазон: 3.1 GHz – 4.2 GHz с тенденции към 4.4 GHz – 4.99 GHz. Важно е да се отбележи, че по-високата честота на работа, позволява по-висока скорост на предаване и съответно – по-високо качество на работа в новоизгражданите мрежи с маломощни устройства и малки антени, което прави решенията удобни за потребителите. Прилага се ODFM (Orthogonal frequency-division multiplexing) модулация, основана на множество близко разположени подносещи хармонични честоти. Решение, което е доста шумоустойчиво, но разбира се далеч не е идеално, особено по отношение на нарастващите потребителски желания за по-висока скорост при по-тесни комуникационни ленти на използваните радиоканали.

Затова се работи и по разширения на ODFM, като: OFDMA (Orthogonal frequency-division multiple access) и OFDM-SPM (Orthogonal frequency division multiplexing with subcarrier power modulation), които за момента са в експериментална, изследователска фаза и се очаква да бъдат използвани най-вече в 6G мрежите.

 

 

Нова по-сигурна и функционална кибер-физическа екосистема

Изграждането на модерна кибер-физическа екосистема на дигиталното бъдеще, е свързана с трансформация на биотопа и обединяването му с технологиите, знанията и интелекта, сензорните и комуникациите, както и произтичащите от това интелигентни услуги и решения. При това, гарантирането на сигурността в новото Общество 5.0 на дигиталното бъдеще ни изправя пред редица предизвикателства, заплахи, възможности и разделители в технологичен и социален план.

Въпросът за въвеждането на изкуствен (и в частност „машинен“) интелект в новата кибер-физическа дигитална реалност, отнасящ се до управлението и комуникациите с „интернет на нещата“ е централен в този контекст. Развитието в посока на „тотална свързаност“ и съответно – „тотална дигитализация“, поставя възможността за създаване на качествено нови „дигитални умения“ и „дигитални професии“, основаващи се на увеличените „дигитални способности“ и „дигитални сетива“ изградени на базата но новото кибер-физическо ниво на свързаност между хората и технологиите, както и на технологиите – със самите тях (комуникация тип „машина-машина“).

Тук възниква и проблема за подходящи безжични решения за гарантиране на сигурността в свързаността на новите клауд услуги за множество микромощни и семпли смарт устройства (имплементирани в: автономен транспорт, управление на комуналните услуги, проектиране с дигитални близнаци, интерактивно обучение с реалистични дигитални модели, подходяща мултимедийна свързаност за отдалечена работа, модерни игрови решения, използващи виртуална реалност, постоянен здравен мониторинг, е-управление, е-банкиране, е-икономика и др.). При това, ролята на 5G технологиите расте, от една страна заради уплътняване на радио ефира в 4G диапазона, а от друга и предвид необходимостта от значително по-високи скорости за реализиране на бъдещите услуги за Обществото 5.0.

 

 

Причина за този феномен е и увеличаващия се брой интелигентни мобилни устройства (телефони, таблети, мобилни камери, смарт гривни, часовници и др.), чиято свързаност към новата смарт инфраструктура не позволява да се използват прекалено скъпи и сложни решения в силно пресечената и зашумена градска среда. При това е необходимо да се постигне и икономическа ефективност от процеса на ускорена 5G свързаност при запазване на качеството. От друга страна, гарантирането на сигурността и надеждността на комуникациите и данните за 5G потребителите при ниска себестойност на комуникационните решения е предизвикателство, което за сега е трудно за реализация, предвид иновативността на технологията. За момента прилагането на 256 bits асиметрични криптиращи комуникационни решения е вече реален факт, а средната цена за достъп чрез 5G за 100 GB е около 50 USD в САЩ, като за ЕС, тази цена е дори по-висока.

 

Значими европейски и национални усилия в областта 5G

Значимите усилия по темата 5G в ЕС могат да бъдат отнесени към 2013 година и Публично-частното партньорство за 5G. За изследвания и проектни инициативи в програмата Хоризонт 2020 до момента за инвестирани над 700 млн. евро от стана на ЕК, а частните европейски компании са инвестирали още около 3 млрд. евро. Усилията са подкрепени и от международен План за действие, където са поставени акценти около сътрудничеството с Китай, Индия, Япония, Тайван, Бразилия и САЩ. Основната идея е да се интегрират всички тези инициативи в посока Дигитална Европа 2030, развитието на интернет на обектите и изкуствения интелект. Тук е важно да се отбележи и факта, че 5G е една от приоритетните сфери в инициативата за

Дигитализиране на европейската индустрия в посока Индустрия 4.0. В бъдеще тя ще се развие към Индустрия 5.0 с напълно автономни (интелигентни) производствени цикли за някои от отраслите на е-икономиката. EU 5G Toolbox чрез NIS Cooperation Group е друга инициатива от м. януари, 2020, която адресира широкоаспектното управление на социалните и технологични рискове от въвеждането на новите 5G комуникационни решения. Напредъкът по EU 5G Toolbox е разгледан отново през м. септември, 2020 на най-високо ниво в контекста на „дигиталния суверенитет“ на ЕС по отношение на 5G, като се акцентира върху три основни мерки до м. март 2021: редуциране на цената и бърза доставка, навременно предоставяне на радиочестотни диапазони, насърчаване на транс-граничното сътрудничество.

Ще маркираме и наскоро състоялата се конференция през м. декември, 2020 виртуално организирана по темата, подкрепена от азиатския лидер Huawei: Italy 5G, по време на която бяха дискутирани редица иновативни аспекти и набелязани инвестиционни сътрудничества за дизайна, защитата и услугите, свързани с интелигентните градове на бъдещето, използващи 5G комуникационни решения.

 

 

Къде се позиционира България в цялата тази ситуация е интересния за българските потребители въпрос. У нас вече няколко телекома (Виваком, А1, като тестове се правят и Теленор) обявяват предоставяне на услугата 5G за мобилни устройства. Но тя все още е много по-близко до 4G+ решения с по-ускорен пренос на данни и планове за ограничена мрежа за достъп (при някои от доставчиците) само в 27-те областни центъра, като основната дискусия по развитието е свързана с инвестиционната политика по въпроса и ролята на публично-частното партньорство.

Тук е важно да се отбележи и възможностите за хармонизиране на високо приоритетните цели в ЕС (в близка перспектива до 2021 и по-далечна до 2030) и факта на традиционно добрите търговски и културни отношения на България с Китай, които могат да спомогнат за бързото изграждане на модерна 5G мрежа за граждански цели с подкрепата на Huawei. Така ще се разчита на наистина водещи технологични решения, въвеждащи се вече в европейски мащаб (в публично-частни и образователни партньорства с над половината страни членки на ЕС, в това число: Германия, Италия, Испания, Португалия и др.) за граждански цели.

Съществен момент тук е необходимостта от увеличаване на глобалните инвестиции в тази посока, с цел присъединяване към стремежите и усилията за Дигитална Европа 2030 и изграждането на Общество 5.0, където ролята на технологиите ще бъде отнесена към по-рутинните дейности, а хората ще адресират креативните и стратегически моменти, все още недостъпни за развиващия се изкуствен интелект.  

Този материал е предоставен с любезното съдействие на доц. д-р Златогор Минчев. Той е с докторат по кибернетика и роботика от БАН, където е доцент по автоматика и управление. Повече от петнадесет години работи в сферата на сигурността в редица проекти, финансирани от правителството, ЕС, НАТО, САЩ и неправителствения сектор.