Quantumrun

KREDYT WZROKU:

iStock

Niezawodna i niska latencja: poszukiwanie natychmiastowej łączności

Firmy badają rozwiązania mające na celu zmniejszenie opóźnień i umożliwienie urządzeniom komunikowanie się z zerowymi opóźnieniami.

Autor:
nazwisko autora
Foresight Quantumrun
2 grudnia 2022 r.

Podsumowanie spostrzeżeń

Opóźnienie to czas potrzebny na przesłanie danych z jednego miejsca do drugiego i waha się od około 15 milisekund do 44 milisekund w zależności od sieci. Jednak różne protokoły mogą znacznie obniżyć tę prędkość do zaledwie jednej milisekundy. Długoterminowe konsekwencje zmniejszonych opóźnień mogą obejmować zwiększone wykorzystanie aplikacji rozszerzonych i wirtualnych (AR/VR) oraz pojazdów autonomicznych.

Niezawodny kontekst o niskim opóźnieniu

Opóźnienia są problemem w przypadku aplikacji obsługujących komunikację w czasie rzeczywistym, takich jak gry, rzeczywistość wirtualna (VR) i wideokonferencje. Liczba urządzeń sieciowych i wielkość transmisji danych mogą prowadzić do wydłużenia czasu opóźnienia. Ponadto do problemów z opóźnieniami przyczyniło się więcej wydarzeń i osób polegających na niemal natychmiastowej łączności. Skrócenie czasu transmisji danych nie tylko uprości codzienne życie; pozwoli również na rozwój znaczących zdolności technologicznych, takich jak przetwarzanie brzegowe i przetwarzanie w chmurze. Potrzeba dalszego odkrywania niskich i niezawodnych opóźnień doprowadziła do znacznych badań i aktualizacji infrastruktur sieciowych.

Jedną z takich inicjatyw jest powszechne wdrażanie bezprzewodowych sieci komórkowych piątej generacji (5G). Głównym celem sieci 5G jest zwiększenie przepustowości, gęstości połączeń i dostępności sieci przy jednoczesnej poprawie niezawodności i zmniejszeniu opóźnień. Aby zarządzać licznymi żądaniami wydajności i usługami, 5G bierze pod uwagę trzy podstawowe kategorie usług:

udoskonalona mobilna łączność szerokopasmowa (eMBB) zapewniająca wysokie szybkości transmisji danych,
masowa komunikacja typu maszynowego (mMTC), aby umożliwić dostęp ze zwiększonej liczby urządzeń oraz
ultraniezawodna komunikacja o niskim opóźnieniu (URLLC) dla komunikacji o znaczeniu krytycznym.

Najtrudniejszą z trzech usług do wdrożenia jest URLLC; jednak ta funkcja jest potencjalnie najważniejsza we wspieraniu automatyki przemysłowej, zdalnej opieki zdrowotnej oraz inteligentnych miast i domów.

Zakłócający wpływ

Gry wieloosobowe, pojazdy autonomiczne i roboty fabryczne wymagają bardzo małych opóźnień, aby działać bezpiecznie i optymalnie. 5G i Wi-Fi sprawiły, że dziesięć milisekund stało się czymś w rodzaju „standardu” opóźnienia. Jednak od 2020 roku naukowcy z New York University (NYU) badają zmniejszenie opóźnienia do jednej milisekundy lub mniej. Aby to osiągnąć, cały proces komunikacji, od początku do końca, musi zostać przeprojektowany. Wcześniej inżynierowie mogli przeoczyć źródła minimalnych opóźnień, ponieważ nie wpływały one znacząco na ogólne opóźnienie. Jednak idąc naprzód, badacze muszą stworzyć unikalne sposoby kodowania, przesyłania i trasowania danych, aby wyeliminować najmniejsze opóźnienia.

Nowe kryteria i procedury są powoli ustanawiane, aby umożliwić niskie opóźnienia. Na przykład w 2021 roku Departament Obrony USA wykorzystał standardy Open Radio Access Network do zbudowania prototypowej sieci z opóźnieniem poniżej 15 milisekund. Ponadto w 2021 roku firma CableLabs stworzyła standard DOCSIS 3.1 (specyfikacje interfejsu usług danych przez kabel) i ogłosiła, że certyfikowała pierwszy modem kablowy zgodny z DOCSis 3.1. Ten rozwój był kluczowym krokiem we wprowadzaniu na rynek łączności o niskich opóźnieniach.

Ponadto centra danych wdrażają coraz więcej technologii wirtualizacji i chmur hybrydowych do obsługi aplikacji obejmujących strumieniowe przesyłanie wideo, tworzenie kopii zapasowych i odzyskiwanie danych, infrastrukturę wirtualnych pulpitów (VDI) oraz Internet rzeczy (IoT). Gdy firmy przechodzą na sztuczną inteligencję i uczenie maszynowe (AI/ML) w celu usprawnienia swoich systemów, niezawodność i niskie opóźnienia mogą pozostać na czele inwestycji technologicznych.

Konsekwencje niezawodności i małych opóźnień

Szersze konsekwencje niezawodności i małych opóźnień mogą obejmować:

Zdalne badania, procedury i operacje w opiece zdrowotnej z wykorzystaniem robotyki wspomagającej i rzeczywistości rozszerzonej.
Autonomiczne pojazdy komunikują się z innymi samochodami o zbliżających się przeszkodach i korkach w czasie rzeczywistym, zmniejszając w ten sposób liczbę kolizji.
Błyskawiczne tłumaczenia podczas wideokonferencji, dzięki czemu wygląda na to, że wszyscy mówią w językach swoich współpracowników.
Bezproblemowe uczestnictwo w światowych rynkach finansowych, w tym szybkie transakcje i inwestycje, w szczególności w kryptowaluty.
Społeczności Metaverse i VR mają szybsze transakcje i działania, w tym płatności, wirtualne miejsca pracy i gry budujące świat.
Instytucje edukacyjne wdrażają wciągające wirtualne klasy, ułatwiając dynamiczne i interaktywne doświadczenia edukacyjne w różnych lokalizacjach geograficznych.
Rozbudowa inteligentnej infrastruktury miejskiej, umożliwiającej efektywne zarządzanie energią i poprawę bezpieczeństwa publicznego poprzez analizę danych w czasie rzeczywistym.