Связанные одной сетью: что происходит в мире высокой скорости передачи данных

Мы часто видим новости, что ученым удалось достичь колоссальной скорости передачи данных, так часто слышим про 5G и 6G, и что очень скоро можно будет передавать фильмы в 4К за наносекунду…Интересно, что вся эта революция в мире связи произошла по историческим меркам невероятно быстро. Кажется, что она все еще бурно движется вперед, и вот-вот у нас (да, лично у нас!) будет интернет колоссальной мощи. Но так ли это взаправду? Давайте пробежимся по высокоскоростным магистралям истории.

Повод задуматься

На размышления меня натолкнул пост ^[1] в нашем же телеграм-канале. В мае этого года исследователи из Национального института информационно-коммуникационных технологий Японии (NICT) установили мировой рекорд скорости интернета — 1,02 петабит в секунду, которые передали на 1800 километров. Представьте 10 миллионов каналов, одновременно транслирующих видео в качестве 8К! Удивительно, правда? Да, удивительно.

Но насколько вообще этот рекорд имеет отношение к действительности — даже очень передовой технологической действительности? Ведь на уровне массового внедрения только ближе к 2030 (!) году ожидается ^[2] технический переход на 800Gbps (800 Гбит/с) и 1.6T (1600 Гбит/с). Переход кого, кстати? Для обычных пользователей все это остается фантастикой: большинство устройств физически поддерживают максимум до 1 Gbps, а инфраструктура не переварит такие объемы, ее надо переделывать с нуля.

И все же: давайте рассмотрим, как мы дошли до той точки, что есть сейчас, ведь это действительно впечатляющий скачок исторических масштабов. И трезво оценим, какие перспективы у высокоскоростной связи в ближайшем будущем.

Доисторическое

Прежде всего, на заре времен (ровно 55 лет назад ^[3], кстати) было оптоволокно: после нескольких лет разработки в 1970 году сотрудникам компании Corning Роберту Мауреру и Дональду Кеку удалось получить оптоволокно с низким затуханием — до 16 дБ/км, через пару лет — до 4 дБ/км. Сначала все это использовалось в военных целях, ну а потом, как обычно, пошло на «гражданку».

В 1973 году появляется ^[4] Ethernet, позволяющий формировать локальные сети.

Первый кабель Ethernet был разработан в 1973 году в исследовательском центре Xerox Palo Alto Робертом Меткалфом и Дэвидом Боггсом. Первоначальная конструкция состояла из тонкого коаксиального кабеля, который соответствовал требованиям 10BASE2.

MIL-STD-1553 был представлен ^[5] в конце 1970-х и начале 1980-х годов и послужил предшественником Ethernet на рынке аэрокосмической и оборонной промышленности. Двойной резервный кабель витой пары использовался для передачи данных между системами авионики. По мере развития аэрокосмических и оборонных технологий потребность ^[6] в более высоких скоростях полосы пропускания становилась все более важной. На картинке видно, до каких космических пропускных возможностей Ethernet дошел сегодня:

Древние G

Сейчас у нас, стало быть, 5G — а что же было до нее, видимо были же какие-то первые 4? Допустим, начиная с 3G мы уже примерно помним, как все развивалось. Что было до этого, помнят больше старожилы.

1G теперь называют аналоговую мобильную связь (конец 1970-х – начало 1980-х). В ней использовались технологии AMPS (США), NMT (Скандинавия), TACS (Великобритания) — аналоговые сети, работавшие на множественном доступе с разделением каналов по частоте (FDMA). Скорость была соответствующая: около 2,4 кбит/с, никаких тебе данных, только сам голос, и то нередко криво. Качество связи было плохое, телефоны легендарно тяжелые, шифрование оставалось научной фантастикой. 

2G (1990–2000-е)  — это уже «цифра», GSM, CDMAOne, D-AMPS, скорость выше в разы и даже десятки/сотни раз — базово 9–14 кбит/с, с GPRS — до ~144 кбит/с, с EDGE — до ~384 кбит/с. Появляются SMS, MMS, зашифрованные звонки, улучшенная емкость сети, в общем, прорыв в мобильной инфраструктуре и переход к базовому мобильному интернету. А помнит кто-нибудь протокол WAP? Короткие номера, скачивание рингтонов, как приходилось при загрузке данных переставлять галочку с WAP на GPRS и обратно, чтобы не получить колоссальный счет от мобильного оператора.

По сравнению с 1G, 2G был революцией — в принципе функционально именно тогда, ~25 лет назад появилось все то, чем мы до сих пор пользуемся.

Но то, что настало потом, оказалось еще интереснее.

2000-е

Здесь должна быть в первую очередь шутка про интернет по карточкам — хотя какие шутки, так все и было! Шипение модема, занимающего телефонную линию со скоростью 56 кбит/сек, фоновая музыка и анимация на любой веб-странице, ммм. Мобильный интернет в 2000-м формально уже существовал, но он был таким дорогим, медленным и бесполезным, что для большинства людей его фактически не было.

Как развитие сетей в 2000-е выглядело с точки зрения ^[7] пользователей:

• 2000–2001: начинается массовый запуск ADSL:

  • В России первая коммерческая ADSL-сеть запущена в Санкт-Петербурге и Москве.

  • В Европе — в Германии, UK, Финляндии — ~1–2 Мбит/с, начинается вовлечение в интернет домохозяйств.

• 2002–2006: с оптикой скорость растет стремительно:

  • ADSL2+ (до 24 Мбит/с) и VDSL/VDSL2 (до 50+ Мбит/с)

  • В Японии SoftBank (Yahoo!BB) делает ADSL доступным и массовым — 8 Мбит/с за вдвое меньшую цену.

• Появляются сервисы, основанные на постоянном и быстром коннекте: онлайн-банкинг, социальные сети, YouTube, торренты, Skype. 3G уверенно входит в свои права.

Как это выглядело для операторов связи:

• Активное использование витой пары (ADSL/VDSL) и оптики на магистралях, и в домах (FTTx). Затухание vs скорость: медь ограничена сотнями метров кабеля, оптика стала новым адекватным решением.

• ЦОДы и оборудование: переход от размещения серверов в «шкафах IT‑отдела» к purpose-built data centers (2000-е). Модульные/контейнерные ЦОДы (Sun Blackbox — 2007–2008).  ^[8]

• Еще одна важнейшая веха эпохи: начало виртуализации серверов: VMware ESX (2001). Тогда же появляются и первые облака: AWS (2002/2006) создает фундамент IaaS/PaaS/SaaS, Salesforce и Google Cloud — гипермасштабируемые «гиперскейл-ЦОДы», фокус которых на экономичности и скорости. 

• Ближе к концу декады стало так вольготно, что уже было можно подумать и про окружающую среду: в 2007-м утверждают метрики PUE (показатель оценки энергоэффективности дата-центра).

Лихие 2010-е

Это уже то, что мы с вами осознанно и в полной мере застали — часть нашей жизни. И все же нелишне будет напомнить, какой скачок был совершен за следующие 10 лет после революции 2000-х:

Как это выглядело для пользователей:

• Теперь у каждого есть смартфон. Все приложения и сервисы начинают мигрировать в маленький светящийся экранчик, что требует высокоскоростной (еще более высокоскоростной!) мобильной связи — и, соответственно, вызывает необходимость ее стремительного развития, все больше и больше.

• Стриминг становится нормой: YouTube, Netflix, Spotify, Twitch — смена парадигмы владения на «подписку», что меняет модель восприятия ^[9] (и создания!) музыки, кино и контента вообще, производя глобальный сдвиг в культуре.

• Да здравствует 4G! Технологии LTE Advanced (LTE-A) и WiMAX 2 (WMAN-Advanced, IEEE 802.16m) (SIM-карта не требуется) в 2012-м официально признаются беспроводными стандартами связи четвёртого поколения 4G (IMT-Advanced) Международным союзом электросвязи на конференции в Женеве.

Как это выглядело для операторов связи:

• Появляется новая волна ЦОДов: Hyperscale-ЦОДы от Amazon, Google, Microsoft, Alibaba — по 100+ МВт мощности.

• Контейнеризация (Docker с 2013), Kubernetes (2014) — ЦОДы превращаются в платформу, а не в место.

• Edge Computing — перенос вычислений ближе к пользователю (CDN, 5G MEC, региональные узлы).

• Сетевые технологии стремительно эволюционируют: с 2011 года наступает распространение 100Gbps Ethernet в магистралях, переход на 10GbE в дата-центрах.

• Массовый отказ от коаксиала — остался только в legacy TV, кабельный интернет уходит под DOCSIS 3.1.

• Широкое внедрение SDN (Software Defined Networking) и NFV (Network Function Virtualization) — управление сетью становится программируемым.

• Изменяется сетевая архитектура: MPLS остается стандартом core-сетей, но активно дополняется EVPN/VXLAN (2014–2016 — первые промышленные внедрения у крупных вендоров, 2016–2018 — массовое внедрение в дата-центрах).

• IPv6 входит в мейнстрим с 2017–2019 годов.

• Скачок в безопасности и отказоустойчивости: cтандарты надежности ЦОД Uptime Tier III и IV (SLA до 99.999%), которые до этого существовали только на бумаге, начинают внедряться в реальность, соответственно, с 2010 и 2015 года.

А что теперь?

Вот мы и доехали до 2020-х, которые вроде так недавно и эффектно начались, а уже перевалили внезапно за середину. 

Наше время ознаменовано массовым применением edge computing: подготовкой к этому стал период 2018–2020, когда произошел массовый запуск в промышленности и ИТ, ритейл, фабрики и транспорт начали использовать edge-платформы. Стало появляться все больше дата-центров формата micro-edge: контейнерные, модульные, у зданий или вышек.

Ковид, когда выросла нагрузка на локальные сервисы и возникла острая необходимость в автономных решениях, стал мощнейшим хлыстом для технологического прогресса. Продолжает шириться и расти распространение edge-ЦОДов, все чаще компании строят инфраструктуру ближе к пользователям: например, Microsoft и AWS инвестируют в локальные узлы и региональные дата-центры. IoT-революция требует ^[10] все более быстрой ^[11] доставки контента пользователю.

Во всем мире, в первую очередь в Китае, США и Южной Корее — триумфальное шествие ^[12] 5G (принят стандартами Rel-15-18, в том числе URLLC / V2X (R16) — Промышленность, транспорт, критические задержки и NTN (Rel-17) — связь через спутники и дроны). Уже успел отгреметь массовый психоз, связанный с вышками 5G, которые якобы распространяют (как?!) ковид. Большие перспективы ^[13] у рынка спутникового 5G, который через 10 лет по прогнозам вырастет ^[14] в четыре раза.

В США все большую популярность по сравнению с оптоволоконными и кабельными провайдерами приобретает ^[15] фиксированный беспроводной доступ (FWA), использующий сети 5G/4G LTE.

Что у нас?

В России по состоянию на 2025 год 5G пока не внедрен коммерчески, а функционирует только в тестовых/пилотных зонах (в Москве это ВДНХ, Сколково, Тверская). Ни один оператор не предоставляет полноценный 5G-доступ для широкой аудитории.

Проблемы чисто технические: 5G во всём мире работает в C-диапазоне (3.4–3.8 ГГц). В России этот диапазон занят военными и спутниковыми службами, ни один оператор не получил лицензии на эти частоты, а их перераспределение требует политических решений и времени. А еще это очень дорого и сложно во внедрении.

Помимо этого трудно выяснить, насколько хорошо 5G работает даже в тестовых зонах в РФ: все результаты тестов (максимум измерений от Tele2 на 28 ГГц в центре Москвы достигал ~2,1 Гбит/с, задержка около 9 мс) относятся к 2019-2021 годам. С 2023 года замеров не проводилось или по крайней мере в открытый доступ они не выкладывались. По данным на февраль 2025 года, массовое развертывание 5G планируется начать в крупных городах в 2026 году, а к 2030-му — построить 75 000 базовых станций, при этом все они — уже на отечественной аппаратуре. Будем наблюдать.

Технически образцы уже готовы ^[16]:

Есть ряд вещей, которые ты не можешь сделать на LTE: роботизация, промышленная автоматизация, видеонаблюдение, «умная» логистика. Объем данных, который нужно передавать для них в моменте, невозможен на существующих каналах…Самое важное для запуска 5G — это радиочастоты. Все операторы во всем мире бьются за «золотой диапазон» — 3,4–3,8 ГГц, на котором работает самое большое количество пользовательских устройств. Потому что только его использование позволяет обеспечивать операторам нужную экономику. Поэтому мы надеемся, что в перспективе ближайших двух лет будет решение по этому диапазону в России. Но уже сейчас мы делаем инвестиции в оборудование и недавно показали первую российскую базовую станцию 5G — собранную, работающую, которую уже можно было протестировать. Все, она есть.

Инесса Галактионова, гендиректор МТС

Будет ли будущее?

Будет, но это помимо всего прочего дорого. Запуск 5G в Москве обойдется в 100-106 миллиардов рублей (ЦИПР-2025 ^[17]), с прогнозируемой окупаемостью в течение 20-30 лет. Для повышения окупаемости, разумеется, тарифы вырастут в несколько раз.

При этом есть сомнения даже в таком прогнозе окупаемости как в излишне оптимистическом. Например, советник директора ТОО «Гейзер-Телеком Евразия» Валерий Тихвинский в июне 2025 года указал ^[18] на проблему крайне низкой доходности услуг 5G и 6G, включая сервисы искусственного интеллекта ^[19] — при параллельном росте цен на компоненты инфраструктуры. Даже в Европе при текущих темпах расходов (€20 млрд), по подсчетам Тихвинского, для полного покрытия ее территории сетями 5G потребуется не менее 10 лет.  

Эксперт также отмечает, что «традиционная модель свободного рынка в телекоммуникациях в контексте развития 5G устарела, поскольку постоянный рост спроса на услуги новых поколений мобильной связи сменился его падением, усилившимся экономическим кризисом и отсутствием высоких доходов от услуг сетей 5G с неразвитой инфраструктурой».

А что с 6G?

По состоянию на 2025 год пока ничего ^[20], даже на бумаге. 

Реализация стандарта 6G находится на ранних этапах. В разработке принимают участие различные исследовательские организации и индустриальные группы. Им предстоит формализовать список технических требований к технологии, чтобы производители сетевого оборудования могли начать проектировать соответствующие решения.

Но мы уже видим в популярных публикациях знакомые по квантовым компьютерам ^[21] и нейросетям ^[22] техно-оптимистические фантазии: доступные пользователям терабитные скорости (~1 Тбит/с), сверхнизкая задержка (<0.1 мс), ИИ‑самоуправление сети, терагерцевые частоты, голографическая связь, цифровые двойники, синергия с AI+квантовыми сетями, и прочее.

На чем все это основано, совершенно непонятно: да, можно сказать, что 5G тоже был в своем роде немыслимым технологическим рывком, а посмотрите, как быстро его внедрили (в Южной Корее покрыто 97% территории, в Китае уже построены миллионы базовых станций) — но чтобы реально достичь той Земли Обетованной, в которой все будет летать и мгновенно загружаться, как на японских экспериментах, потребуется полностью переделать вообще всю инфраструктуру и все сети связи. Это очень дорого и долго, в 2030-х мы этого точно не увидим — хорошо если к середине 2040-х.

А нам, как человечеству, помогут японцы?

Ну те самые, из вступления, которые NICT.

Их достижения действительно впечатляют:

• 55-модовое волокно: 1,53 Pbit/s на стандартном диаметре 125 мкм — мировой рекорд ^[23]

• 19-ядерное мульти-волокно: 1,7 Pbit/s на 63,5 км и 1,02 Pbit/s на 1808 км — прорыв в длиннодействующих системах ^[24].

• 22,9 Pbit/s за счёт мульти-банда и пространственно-делимой передачи (SDM + WDM) ^[25].

• Новые частотные диапазоны: за счёт C, E, S, L и O-диапазонов — скорость достигает 378,9 Tbps на существующей (!) оптике ^[26].

Несмотря на впечатляющие достижения NICT и анонсы новых скоростных рекордов передачи данных, весь этот технологический прогресс остается в значительной степени лабораторным. Когда и в каком виде он доберется до массового применения — вопрос открытый. Даже в странах с мощной инфраструктурой внедрение таких решений требует многих лет, если не десятилетий: нужны стандарты, оборудование, инвестиции. Что уж говорить о России, где ключевые технологии — от частот 5G до оптоволоконной компонентной базы — натыкаются на санкции, нехватку производств и институциональный паралич.

На фоне этих реалий заголовки о «петабитах через волокно» пока выглядят как фантастика из параллельного мира.

И все же: хотя эксперименты NICT пока остаются в стенах лабораторий, а их рекорды скорости кажутся оторванными от реальности повседневного интернета, в этом прогрессе есть задел на будущее. Такие технологические прорывы сами по себе неизбежно оказывают влияние на стандарты и подходы по всему миру — пусть и со значительным временным лагом.

Да и в России на самом деле потенциал к адаптации весьма высок: есть экспертиза, есть растущая потребность в модернизации ЦОДов, и есть примеры локальных решений, которые могут стать основой для перехода на более продвинутые технологии. Главное — не терять оптимизм и продолжать наращивать компетенции, чтобы быть готовыми, когда кажущиеся сейчас фантастикой скорости станут не экзотикой, а новым стандартом.