Трансформация экономического пространства Сибири при переходе на телекоммуникационные технологии с минимальной задержкой

При различных трактовках экономического пространства (см. обзор в [1]) большинство исследователей признает возможность трансформации этого пространства за счет целенаправленных или спонтанных воздействий ([2–5] и др.). В цифровой экономике, построение которой планируется в Российской Федерации [6], одно из основных воздействий на пространство будут оказывать телекоммуникационные технологии и построенные на их основе сети [7; 8]. Однако до настоящего времени в экономических исследованиях анализировались только существующие технологии ([9–11] и др.) и не рассматривалось воздействие на экономическое пространство телекоммуникационных инноваций, которые еще только разрабатываются. Вместе с тем, от экономической науки требуется предсказание социальноэкономических последствий внедрения будущих инноваций [12], что делает весьма актуальным и значимым прогнозирование трансформации экономического пространства под воздействием прорывных телекоммуникационных технологий.

Для реализации первой в мире попытки оценить трансформацию экономического пространства в результате внедрения еще не существующих технологий выбрана Сибирь в составе 15 регионов: Республики Алтай, Бурятия, Тыва и Хакасия, Алтайский, Забайкальский и Красноярский край, Иркутская, Кемеровская, Новосибирская, Омская, Томская и Тюменская области, Ханты-Мансийский и Ямало-Ненецкий автономные округа. Оценка воздействия будущих технологий проводилась относи- тельно телекоммуникационной связи между городскими поселениями (городами и поселками городского типа) с использованием авторской базы данных «Линии электросвязи Российской Федерации», составленной по отчетам отечественных операторов связи, и данных «Росстата» о численности населения на 1 января 2017 г. [13]. Поэтому представленные далее результаты следует воспринимать как проекцию будущих технологий на современную систему расселения и телекоммуникационную сеть, формирующие линейноузловое экономическое пространство Сибири (первый прогностический подход к познанию такого пространства на основе изучения системы расселения был предложен в [14]).

Развитие телекоммуникационных технологий связано с повышением качества обслуживания населения и экономических агентов (Quality of Service, QoS), оцениваемого по следующим параметрам [15]: скорость передачи данных, задержка сигнала, удельный вес потерянных пакетов и джиттер (колебания задержки во времени; от англ. «jitter» – «дрожание»). В сетях 4G скорость приближается к 1 Гбит/с, что уже позволяет реализовать многие планируемые прорывные технологии, а в будущем (в сетях 5G) может достичь 20 Гбит/с. Дальнейшее развитие способов коммутации пакетов и технических возможностей узлов связи должно свести потери и джиттер к приемлемому минимуму. Остается задержка сигнала, которая в результате технического прогресса будет постоянно снижаться до определенного уровня, заданного скоростью света. Таким образом, в будущем QoS будет зависеть в первую очередь от величины задержки сигнала в телекоммуникационных сетях.

Согласно рекомендации Международного союза электросвязи [16], для развития телекоммуникационных технологий наиболее критическими (пороговыми) являются задержки сигнала в 1, 10 и 100 мс (1 миллисекунда = 0,001 секунды). Из этого следует, что минимальная задержка не может превышать 1 мс. На основе данного минимума разрабатывается линейка принципиально новых технологий: «Тактиль- ный Интернет», голографические звонки, погружение в виртуальную реальность, работа в дополненной реальности, дистанционное проведение сложных медицинских операций и иные на сегодня невозможные киберфизические действия [17– 20]. Все эти относительно разные технологии объединяет ограничение в 1 мс. Что касается большинства технологий, применяемых в настоящее время, то они работают с задержкой сигнала от 10 до 100 мс, а иногда и более.

Возможны разные варианты использования ограничения в 1 мс: расчет задержки от центра поддержки новых технологий (генерации телекоммуникационных услуг с минимальной задержкой) до остальных городских поселений или определение задержки между любой парой поселений около центра, прямая (от одного поселения к другому) или круговая (от исходного поселения к следующему и обратно к исходному поселению) задержка, измеряемая (по данным операторов связи) или расчетная (по формуле) задержка. В нашем исследовании использовалась только прямая расчетная задержка сигнала между любыми двумя городскими поселениями около центра. Другой вариант – прямая расчетная задержка сигнала от центра до остальных городов (без учета поселков городского типа) – представлен в [21].

За основу вычисления величины задержки сигнала взята соответствующая формула из [22]. Она была сокращена в связи с необходимостью определения максимально возможного в будущем количества городских поселений с возможностью реализации технологий типа «Тактильного Интернета» в режиме реального времени. Это было сделано на основе допущения о таком развитии телекоммуникационных технологий [23; 24], которое сведет к нулю задержку, вносимую техническими средствами связи. В итоге величина задержки сигнала соответствовала Rτ, где R – расстояние по кратчайшей линии электросвязи между двумя поселениями (км), а τ – задержка, связанная с физическими ограничениями по передаче информации (мкс/км; 1 микросекунда = 0,000001 се- кунды; в волоконно-оптических линиях связи т = 5 мкс/км [22]).

Центры поддержки телекоммуникационных технологий с минимальной задержкой будут размещаться в городах с приемлемой (по экономическим соображениям) людностью. До появления этих технологий невозможно рассчитать стоимость оборудования и его окупаемость в зависимости от количества клиентов (жителей и экономических агентов), которые будут пользоваться новой услугой. Понятно (по опыту распространения существующих технологий [25]), что эти центры будут создаваться в первую очередь в городах-миллионерах. Затем, скорее всего, в городах с численностью населения более 500, 250 и 100 тыс. человек. Целесообразность размещения центров в городах с меньшей людности весьма проблематична. Поэтому в исследовании было принято ограничение по людности центров и формируемых ими территориальных кластеров в 100 и 250 тыс. человек соответственно. В данном случае под кластером понимается конечное множество городских поселений, между которыми минимально возможная задержка сигнала в телекоммуникационной сети не превышает 1 мс.

Алгоритм выделения кластеров городских поселений включал несколько итераций. Сначала определялся наиболее крупный город на исследуемой территории (в Сибири таковым является Новосибирск с 1602,9 тыс. чел. на 01.01.2017). Затем среди всех городских поселений, имеющих задержку сигнала от центра кластера - Новосибирска - не более 1 мс, выбирался населенный пункт с наибольшей людностью (Бердск; 103,3 тыс. чел.). Далее каждый раз выбиралось поселение с наибольшим числом жителей среди оставшихся городов и поселков городского типа при условии, что от него задержка сигнала до всех поселений, ранее включенных в кластер, не превышала 1 мс. Если у очередного кандидата (городского поселения) по включению в кластер фиксировалась задержка более 1 мс хотя бы до одного из уже включенных в кластер поселений, то этот кандидат не входил в кластер. И так продолжалось до тех пор, пока не были рассмот- рены все кандидаты (поселения, находящиеся от центра кластера в 1 мс задержки сигнала). Следующая группа итераций повторялась относительно менее людного центра среди оставшихся (это был Омск; 1178,4 тыс. чел.), затем - еще менее людного (Красноярск; 1082,9 тыс. чел.) и так до тех пор, пока не были рассмотрены все потенциальные центры кластеров (города с числом жителей более 100 тыс. чел.). При этом кластером считалось только скопление городских поселений с суммарной людностью не менее 250 тыс. человек (поэтому Норильск, Рубцовск, Кызыл, Новый Уренгой, Ноябрьск и Ачинск не сформировали кластеры). В случае не превышения 1 мс от городского поселения до двух и более центров, это поселение относилось к тому кластеру, до центра которого была наименьшая задержка сигнала.

В результате реализации данного алгоритма выделено 15 кластеров (названия даны по городу-центру): Новосибирский (5 городов и 8 поселков городского типа; 1914,6 тыс. городских жителей на 1 января 2017 г.; максимальная задержка сигнала в пределах кластера составила 0,95 мс), Красноярский (5 + 3; 1286,7 тыс. чел.; 0,75 мс), Омский (2 + 10; 1278,2 тыс. чел.; 0,98 мс), Новокузнецкий (8 + 5; 1181,2 тыс. чел.; 0,78 мс), Иркутский (5 + 6; 1036,7 тыс. чел.; 0,95 мс), Барнаульский (3 + 1; 922,0 тыс. чел.; 0,87 мс), Томский (6 + 2; 898,7 тыс. чел.; 0,995 мс), Тюменский (3 + 0; 810,4 тыс. чел.; 0,53 мс), Кемеровский (5 + 3; 785,3 тыс. чел.; 0,85 мс), Сургутский (3 + 4; 600,3 тыс. чел.; 0,91 мс), Улан-Удэнский (2 + 3; 485,2 тыс. чел.; 0,97 мс), Абаканский (4 + 6; 428,6 тыс. чел.; 0,96 мс), Читинский (1 + 7; 402,4 тыс. чел.; 0,89 мс), Нижневартовский (4 + 2; 393,0 тыс. чел.; 0,83 мс) и Братский (2 + 1; 267,0 тыс. чел.; 0,79 мс).

В состав 15 кластеров вошли 58 сибирских городов: Абакан, Ангарск, Анжеро-Судженск, Барнаул, Белово, Бердск, Березовский, Бийск, Болотное, Братск, Вихо-ревка, Гусиноозерск, Дивногорск, Железногорск, Заводоуковск, Иркутск, Искитим, Калачинск, Калтан, Кемерово, Киселевск, Красноярск, Лангепас, Ленинск-Кузнецкий, Мегион, Междуреченск, Ми- нусинск, Мыски, Нефтеюганск, Нижневартовск, Новоалтайск, Новокузнецк, Новосибирск, Обь, Омск, Осинники, Полысаево, Прокопьевск, Пыть-Ях, Саяногорск, Северск, Слюдянка, Сосновоборск, Стрежевой, Сургут, Тайга, Тогучин, Томск, Топки, Тюмень, Усолье-Сибирское, Улан-Удэ, Уяр, Черногорск, Чита, Шелехов, Юрга и Ялуторовск.

Также в кластеры был включен 61 поселок городского типа: Аскиз, Атаманов-ка, Барсово, Бачатский, Белый Яр, Березовка, Большая Речка, Большой Луг, Высокий, Горный (Забайкальский край), Горный (Новосибирская область), Горьковское, Грамотеино, Дарасун, Дровяная, Емельяново, Заиграево, Зеленогорский, Зеленый Бор, Излучинск, Инский, Карым-ское, Колывань, Кольцово, Кормиловка, Коченево, Крапивинский, Красноброд-ский, Краснообск, Красный Яр, Култук, Курагино, Листвянка, Любинский, Маркова, Марьяновка, Москаленки, Мошково, Новокручининское, Новый Городок, Оно-хой, Павлоградка, Подгорный, Пойков-ский, Пригорск, Промышленная, Селен-гинск, Сибирский, Станционно-Ояшинский, Таврическое, Тельма, Усть-Абакан, Федоровский, Чернолучинский, Чик, Чунский, Шербакуль, Шушенское, Яблоново, Яшкино и Яя.

Большинство городских поселений Сибири группировалось вокруг региональных центров. Однако были исключения из этой закономерности, когда населенные пункты из одного региона по величине задержки сигнала входили в кластер с центром в другом регионе. Эти исключения относились к трем кластерам - Томскому (г. Болотное из Новосибирской области, г. Юрга, г. Анжеро-Судженск, г. Тайга, пгт Яшкино и пгт Яя из Кемеровской области), Абаканскому (г. Минусинск, пгт Шушенское, пгт Курагино и пгт Зеленый Бор из Красноярского края) и Нижневартовскому (г. Стрежевой Томской области).

Определение величины трансформации экономического пространства Сибири в результате перехода на новые технологии проводилось относительно существующей (2017 г.) линейно-узловой структуры. Ее можно оценить на основе задержки сигна- ла в 100 мс. Тогда вся Сибирь будет представлять единое целое в телекоммуникационном смысле. С административной точки зрения единое экономическое пространство разделяется на 15 подпространств (регионов), в пределах которых все городские поселения взаимосвязаны через существующие телекоммуникационные технологии. Оценка трансформации пространства по этим регионам осуществлялась путем подсчета взаимодействующих между собой городских поселений по современным и будущим технологиям.

В результате подсчета поселений получилось следующее искривление (трансформация) экономического пространства Сибири в разрезе современных регионов: Республика Алтай (вне зоны действия новых технологий будут все поселения - 1 город), Республика Бурятия (вне зоны действия 4 города и 9 поселков городского типа из общего количества 6 городов и 12 поселков), Республика Тыва (5 + 1 из 5 + 1), Республика Хакасия (2 + 4 из 5 + 7), Алтайский край (9 + 5 из 12 + 6), Забайкальский край (9 + 34 из 10 + 41), Красноярский край (17 + 23 из 23 + 29), Иркутская область (15 + 44 из 22 + 51), Кемеровская область (4 + 13 из 20 + 23), Новосибирская область (8 + 9 из 14 + 17), Омская область (4 + 11 из 6 + 21), Томская область (3 + 1 из 6 + 1), Тюменская область (2 + 0 из 5 + 0), Ханты-Мансийский автономный округ (10 + 18 из 16 + 24) и ЯмалоНенецкий автономный округ (8 + 4 из 8 + 4).

Из приведенных данных следует, что существующее линейно-узловое экономическое пространство Сибири, представленное 396 городскими поселениями (159 городов и 237 поселков городского типа) и связывающими их линиями электросвязи, при переходе на технологии с минимальной задержкой распадется, как минимум (при возможности размещения центров в городах с людностью менее 100 тыс. человек будет больше кластеров), на 15 относительно автономных (в рамках новых технологий) пространств, которые названы территориальными кластерами и могут объединить только 119 современных городских поселений Сибири. Это породит новое цифровое неравенство, усилит межрегиональные социально-экономические диспропорции, закрепит на долгие годы агломерационную экономику (вариант будущих цифровых агломераций России представлен в [21]) и создаст другие проблемы для населения и экономических агентов в оставшихся 277 поселениях. При этом надо отметить, что в выделенных кластерах проживает 74,4% городского населения Сибири (на 01.01.2017). Для улучшения положения оставшейся четверти населения (в контексте новых технологий типа «Тактильного Интернета» и других атрибутов цифровой экономики [21]) потребуется разработка специальных программ развития периферийных (вне кластеров) территорий.