В обсуждении одной из наших предыдущих подборок специализированной литературы речь зашла о материалах про архитектуру мобильных сетей. Делимся открытыми источниками по теме: руководствами, аналитикой и исследованиями.
Мобильные периферийные вычисления
Первый материал в подборке — книга Mobile Edge Computing, опубликованная в библиотеке свободно распространяемой литературы OAPEN. Она посвящена решениям в области мобильных коммуникационных систем. Книга вышла в 2021 году в серии Simula SpringerBriefs on Computing при поддержке издательства Springer. В эту серию входит литература, написанная ИТ-специалистами и исследователями в области компьютерных наук. Авторы объясняют сложные технические темы понятным языком.
Этот материал подготовил профессор факультета информатики Университета Осло — Ян Чжан. Он обучался в сингапурском Наньянском технологическом университете, а также ведущих вузах Китая. С 2018 года его регулярно включают в топ-1% самых цитируемых ученых мира. Этот статус он подтверждал шесть раз, последний — в 2023 году.
Книга охватывает ключевые темы: архитектуру сетей, методы кеширования, развитие 5G и 6G. Особое внимание уделено Internet of Vehicles (IoV) — сетям граничных вычислений в транспорте (Vehicle Edge Computing, VEC). Автор также разбирает концепцию комплексных сетей на базе беспилотников. В таких системах одни дроны работают как серверы, другие — как передатчики, а третьи отвечают за вычисления и сбор данных.
В целом автор позиционирует руководство как доступное и всеобъемлющее погружение в методы, модели и практику применения мобильных периферийных вычислений. Целевой аудиторией он считает студентов, специалистов и исследователей в области компьютерных технологий. Можно сказать, что Mobile Edge Computing подойдёт для знакомства с мобильными периферийными вычислениями.
Цифровые двойники и 6G
В 2023 году Ян Чжан выступил автором еще одной книги из серии Simula SpringerBriefs on Computing — Digital Twin: Architectures, Networks, and Applications. Это — тематическое руководство, посвященное развитию технологий цифровых двойников. Понятие «цифровой двойник» обозначает виртуальную копию физического объекта, обладающую некоторыми его характеристиками. Полученную модель используют, например, при расчётах в реальном времени. В широком смысле концепция предполагает углублённую цифровизацию и внедрение сетевых технологий во все отрасли производства.
Две главы книги имеют прямое отношение к разработке мобильных сетей — Digital Twin for 6G Networks и Digital Twin for Aerial-Ground Networks. Рассматриваемые в них темы перекликаются с предыдущим материалом в подборке, дополняя его.
Одна из ключевых технологий для реализации 6G — реконфигурируемые интеллектуальные поверхности (Reconfigurable Intelligent Surface, RIS). Они представляют собой массив пассивных элементов, способных динамически изменять параметры отражения радиоволн (фазу, амплитуду, поляризацию) и перенаправлять сигнал нужным образом. Такой подход позволяет снизить уровень помех и увеличить пропускную способность сети. Однако для работы RIS требуется точная настройка с учетом параметров среды. Произвести её и должны помочь цифровые двойники. С их помощью специалисты могут отслеживать изменения в параметрах оборудования и его окружения. А затем на основе полученной информации производить отладку.
В другой главе автор раскрывает возможности использования мобильных сетей и специализированных БПЛА, настроенных с помощью цифровых двойников. В теории такие дроны смогут поддерживать инфраструктуру умного города, участвовать в спасательных операциях, развивать телемедицину и обслуживать транспортные сети. Принцип работы похож на описанный ранее: специалисты создают цифровую копию города и моделируют в ней различные сценарии для дронов. Либо управляют роем беспилотников в реальном времени, тестируя их задачи в виртуальном пространстве.
Системный подход к мобильным сетям
Private 5G: A Systems Approach написал Ларри Петерсон, директор исследовательского центра по изучению компьютерных сетей PlanetLab. В подготовке материала ему помогали Огуз Сунай, эксперт в области мобильных сетей, и Брюс Дейви, бывший тех. директор крупнейшего разработчика программного обеспечения для виртуализации.
Книга описывает принципы работы сетевого оборудования, схемы связи, структуру сетей радиодоступа (RAN), затрагивает такие темы, как периферийные вычисления и гибридные облака. Материал приправлен большим количеством схем и иллюстраций. Авторы стремятся наглядно показать устройство каналов связи и сигналов трансмиттеров.
Вторая половина материала посвящена опенсорсному инструменту Aether. Как настроить верификацию сети, зачем при эмуляции RAN задавать параметры для инструмента симулирования gNBsim. Информация подаётся поэтапно, код всегда выделен в вёрстке, а на нужные дистрибутивы даны прямые ссылки. В целом читатели хвалят руководство за детализированное изложение и даже называют его одним из простейших способов погрузиться в устройство мобильных сетей.
Кстати, Ларри Петерсон известен ещё по другой книге — Computer Networks: A Systems Approach, которую мы рекомендовали в нашей прошлой подборке. Отзывы о ней были в большей мере положительные: хвалили простоту, наглядность и полноту информации.
Учебник по ключевым принципам беспроводной связи
Целевой аудиторией Wireless and Mobile Networking являются студенты. Поэтому авторский слог не слишком сложен, а информация подаётся доступно и порционно. Учебник написан профессором компьютерных наук и инженерии из Университета Нового Южного Уэльса Хассаном Махбубом. Он также является автором семи книг и десятков научных статей по веб-разработкам и сетевым технологиям.
Сам по себе материал довольно объёмный — около 280 страниц. Первые главы посвящены основам: физической природе волн, частотам и устройствам беспроводной связи. Автор не перегружает текст деталями, а помогает сформировать целостное представление о теме. Затем фокус смещается на конкретные технологии: Bluetooth, веб-протоколы, версии Wi-Fi и другие.
Книга также охватывает: технологию беспроводной связи LoRa, мобильные сети с дронами, неназемные сети (Non-Terrestrial Networks, NTN), стандарты IEEE, сетевые функции (например, OFDMA и метод NOMA). Последние же главы посвящены перспективным технологиям. Автор рассматривает беспроводные сети с поддержкой ИИ, федеративное обучение для ML-моделей, подходы к Wireless Sensing и другие инновации.
Новое поколение сетей и международный опыт
Еще один материал из библиотеки OAPEN. Towards Sustainable and Trustworthy 6G написана на основе практического опыта European Research Community в области беспроводных сетей. К примеру, в ней авторы рассматривают результаты общеевропейского проекта Hexa-X. Он разрабатывается, чтобы на основе 6G-решений существенно расширить возможности цифровизации. Например, внедрить машинное обучение во многие сферы человеческой жизни: от работы до досуга.
В написании материала участвовали несколько десятков специалистов и учёных в области беспроводных технологий и телекоммуникаций из разных стран Европы. Книга анализирует технические и экономические перспективы беспроводных технологий, опираясь на опыт европейских компаний. Основное внимание уделено практическим возможностям 5G и 6G: авторы оценивают плюсы и минусы решений, приводят примеры внедрения и результаты экспериментальных проектов. Так, рассматривается идея создания единой блокчейн-платформы на основе 6G для обеспечения глобальной безопасности европейской связи. Также представлены промежуточные итоги проекта EVOLVED-5G, направленного на развитие концепций 5G-PPP.
Будущее мобильных сетей к 2030 году
Подобно предыдущему материалу этот отчёт за 2024 год демонстрирует общие тенденции и изменения в индустрии мобильных сетей. Его подготовили специалисты агентства Coleago Consulting. С 2001 года эта организация успела посотрудничать с провайдерами из более чем шестидесяти стран по всему миру.
Материал представлен в виде ста пятидесяти слайдов со статистикой и справочными данными. Почти каждая страница презентации сопровождается иллюстрациями и графиками. Материал посвящен финансовой и технологической оптимизации существующих 4G и 5G-технологий. Но затрагивает и необходимость в развитии потенциально прибыльных и технически перспективных разработок в сфере 6G. К примеру, авторы подчеркивают важность развития спутниковых решений в беспроводной связи, таких как LEO D2D.
Другие материалы в нашем блоге на Хабре и не только: