Αξιόπιστη και χαμηλή καθυστέρηση: Η αναζήτηση για άμεση συνδεσιμότητα

• Συγγραφέας:
• όνομα συγγραφέα

  Quantumrun Foresight
• Δεκέμβριος 2, 2022

Περίληψη Insight

Η καθυστέρηση είναι ο χρόνος που απαιτείται για τη μετάδοση δεδομένων από το ένα μέρος στο άλλο, που κυμαίνεται από περίπου 15 χιλιοστά του δευτερολέπτου έως 44 χιλιοστά του δευτερολέπτου ανάλογα με το δίκτυο. Ωστόσο, διαφορετικά πρωτόκολλα θα μπορούσαν να μειώσουν σημαντικά αυτή την ταχύτητα σε μόλις ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου. Οι μακροπρόθεσμες επιπτώσεις της μειωμένης καθυστέρησης θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν την αυξημένη υιοθέτηση επαυξημένης και εικονικής εφαρμογής (AR/VR) και αυτόνομων οχημάτων.

Αξιόπιστο και χαμηλό λανθάνον περιβάλλον

Η καθυστέρηση είναι ένα ζήτημα για εφαρμογές με επικοινωνίες σε πραγματικό χρόνο, όπως παιχνίδια, εικονική πραγματικότητα (VR) και τηλεδιάσκεψη. Ο αριθμός των δικτυωμένων συσκευών και ο όγκος μετάδοσης δεδομένων μπορεί να οδηγήσουν σε αυξημένους χρόνους καθυστέρησης. Επιπλέον, περισσότερα συμβάντα και άτομα που βασίζονται σε σχεδόν άμεση συνδεσιμότητα έχουν συμβάλει σε ζητήματα λανθάνοντος χρόνου. Η μείωση του χρόνου μετάδοσης δεδομένων δεν θα απλοποιήσει απλώς την καθημερινή ζωή. θα επιτρέψει επίσης την ανάπτυξη σημαντικών τεχνολογικών δυνατοτήτων, όπως η τεχνολογία edge και το cloud-based computing. Η ανάγκη να συνεχιστεί η ανακάλυψη χαμηλών και αξιόπιστων καθυστερήσεων έχει οδηγήσει σε σημαντική έρευνα και ενημερώσεις στις υποδομές δικτύου.

Μια τέτοια πρωτοβουλία είναι η ευρεία ανάπτυξη ασύρματων κυψελοειδών δικτύων πέμπτης γενιάς (5G). Ο πρωταρχικός στόχος των δικτύων 5G είναι να αυξήσουν τη χωρητικότητα, την πυκνότητα σύνδεσης και τη διαθεσιμότητα του δικτύου, βελτιώνοντας παράλληλα την αξιοπιστία και μειώνοντας την καθυστέρηση. Για τη διαχείριση των πολυάριθμων αιτημάτων και υπηρεσιών απόδοσης, το 5G λαμβάνει υπόψη τρεις κύριες κατηγορίες υπηρεσιών: 

• βελτιωμένη ευρυζωνική σύνδεση κινητής τηλεφωνίας (eMBB) για υψηλούς ρυθμούς δεδομένων, 
• μαζική επικοινωνία τύπου μηχανής (mMTC) για να επιτρέπεται η πρόσβαση από αυξημένο αριθμό συσκευών και 
• εξαιρετικά αξιόπιστη και χαμηλής καθυστέρησης επικοινωνία (URLLC) για κρίσιμες επικοινωνίες. 

Η πιο δύσκολη από τις τρεις υπηρεσίες στην υλοποίηση είναι το URLLC. Ωστόσο, αυτή η δυνατότητα είναι δυνητικά η πιο κρίσιμη για την υποστήριξη του βιομηχανικού αυτοματισμού, της απομακρυσμένης υγειονομικής περίθαλψης και των έξυπνων πόλεων και κατοικιών.

Αποδιοργανωτικός αντίκτυπος

Τα παιχνίδια για πολλούς παίκτες, τα αυτόνομα οχήματα και τα εργοστασιακά ρομπότ χρειάζονται πολύ χαμηλή καθυστέρηση για να λειτουργήσουν με ασφάλεια και βέλτιστη. Το 5G και το Wi-Fi έχουν κάνει τα δέκα χιλιοστά του δευτερολέπτου κάπως «πρότυπο» για λανθάνουσα κατάσταση. Ωστόσο, από το 2020, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης (NYU) ερευνούν τη μείωση του λανθάνοντος χρόνου σε ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου ή λιγότερο. Για να επιτευχθεί αυτό, ολόκληρη η διαδικασία επικοινωνίας, από την αρχή μέχρι το τέλος, πρέπει να επανασχεδιαστεί. Προηγουμένως, οι μηχανικοί μπορούσαν να παραβλέψουν τις πηγές ελάχιστων καθυστερήσεων επειδή δεν επηρέαζαν σημαντικά τη συνολική καθυστέρηση. Ωστόσο, προχωρώντας προς τα εμπρός, οι ερευνητές πρέπει να δημιουργήσουν μοναδικούς τρόπους κωδικοποίησης, μετάδοσης και δρομολόγησης δεδομένων για την εξάλειψη των παραμικρών καθυστερήσεων.

Νέα κριτήρια και διαδικασίες καθιερώνονται σιγά σιγά για να επιτρέψουν χαμηλές καθυστερήσεις. Για παράδειγμα, το 2021, το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ χρησιμοποίησε πρότυπα Δικτύου Ανοιχτής Πρόσβασης Ραδιοφώνου για να δημιουργήσει ένα πρωτότυπο δίκτυο με καθυστέρηση κάτω από 15 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Επίσης, το 2021, η CableLabs δημιούργησε το πρότυπο DOCSIS 3.1 (προδιαγραφές διασύνδεσης υπηρεσίας δεδομένων μέσω καλωδίου) και ανακοίνωσε ότι είχε πιστοποιήσει το πρώτο καλωδιακό μόντεμ συμβατό με DOCSis 3.1. Αυτή η εξέλιξη ήταν ένα κρίσιμο βήμα για την εισαγωγή συνδεσιμότητας χαμηλής καθυστέρησης στην αγορά. 

Επιπλέον, τα κέντρα δεδομένων υιοθετούν περισσότερες τεχνολογίες εικονικοποίησης και υβριδικού cloud για την υποστήριξη εφαρμογών που περιλαμβάνουν ροή βίντεο, δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας και ανάκτηση, υποδομή εικονικής επιφάνειας εργασίας (VDI) και το Διαδίκτυο των πραγμάτων (IoT). Καθώς οι εταιρείες μεταβαίνουν στην τεχνητή νοημοσύνη και τη μηχανική μάθηση (AI/ML) για να εξορθολογίσουν τα συστήματά τους, οι αξιόπιστες και χαμηλές καθυστερήσεις ενδέχεται να παραμείνουν στην πρώτη γραμμή των τεχνολογικών επενδύσεων.

Επιπτώσεις αξιόπιστης και χαμηλής καθυστέρησης

Οι ευρύτερες συνέπειες της αξιόπιστης και χαμηλής καθυστέρησης μπορεί να περιλαμβάνουν: 

• Εξετάσεις, διαδικασίες και χειρουργικές επεμβάσεις εξ αποστάσεως υγειονομικής περίθαλψης με χρήση υποστηρικτικής ρομποτικής και επαυξημένης πραγματικότητας.
• Αυτόνομα οχήματα που επικοινωνούν με άλλα αυτοκίνητα σχετικά με επερχόμενα εμπόδια και κυκλοφοριακή συμφόρηση σε πραγματικό χρόνο, μειώνοντας έτσι τις συγκρούσεις. 
• Στιγμιαίες μεταφράσεις κατά τη διάρκεια κλήσεων τηλεδιάσκεψης, με αποτέλεσμα να φαίνεται ότι όλοι μιλούν στις γλώσσες των συναδέλφων τους.
• Απρόσκοπτη συμμετοχή στις παγκόσμιες χρηματοπιστωτικές αγορές, συμπεριλαμβανομένων ταχέων εμπορικών εκτελέσεων και επενδύσεων, ιδιαίτερα σε κρυπτονομίσματα.
• Οι κοινότητες metaverse και VR έχουν πιο γρήγορες συναλλαγές και δραστηριότητες, συμπεριλαμβανομένων πληρωμών, εικονικών χώρων εργασίας και παιχνιδιών δημιουργίας κόσμου.
• Εκπαιδευτικά ιδρύματα υιοθετούν καθηλωτικές εικονικές τάξεις, διευκολύνοντας δυναμικές και διαδραστικές εμπειρίες μάθησης σε διάφορες γεωγραφικές περιοχές.
• Επέκταση των υποδομών έξυπνων πόλεων, επιτρέποντας αποτελεσματική διαχείριση ενέργειας και ενισχυμένη δημόσια ασφάλεια μέσω ανάλυσης δεδομένων σε πραγματικό χρόνο.

Ερωτήσεις προς εξέταση

• Πώς θα σας βοηθήσουν οι χαμηλές καθυστερήσεις στο Διαδίκτυο στις καθημερινές σας εργασίες;
• Ποιες άλλες πιθανές τεχνολογίες θα επιτρέψουν τη χαμηλή καθυστέρηση;