Будущее беспроводных технологий: взгляд Qualcomm

Игорь Харлашкин, к.т.н., директор по развитию бизнеса Qualcomm


Компания Keysight Technologies провела форум "5G в России: как создается сеть и новая инфраструктура", который состоялся 17 марта 2021 года в оффлайн и онлайн форматах. В рамках форума с интересным обзорным докладом выступил представитель компании Qualcomm Игорь Харлашкин, конспект его выступления предлагаю вашему вниманию.



Сегодня поговорим об основных трендах, об основных тенденциях в области новых технологий. О том, какими мы в Qualcomm их видим.



Остановлюсь на пяти основных блоках. Первый из них связан с 5G, впрочем, и остальные в той или иной степени связаны с 5G. Несколько слов стоит сказать о статусе 5G в мире, о частотном спектре, используемом для 5G и беспроводном фиксированном доступе с помощью сетей 5G. Также я расскажу о платформах Qualcomm 5G RAN, которые мы недавно анонсировали. О произошедшем существенном изменении архитектуры радиоподсистемы. Wi-Fi. Казалось бы такая известная, старая технология. Поверьте, в этой области происходит много нового, интересного, и я уделю этой теме необходимое внимание. С точки зрения форм-факторов подключаемых к 5G устройств, остановлюсь на том, что обычно не подключено к сетям сотовой связи - на персональных компьютерах. Так было в прошлом, но ситуация меняется с появлением всегда подключенных к сотовой связи PC. Это новый тренд. Последнее, но не по значимости, это решения CV2X, подключенный автомобильный транспорт, здесь также много новостей.


5G - статус, спектр, FWA


Развертывание 5G в Европе идет активно. Уверен, что предыдущие докладчики об этом тоже говорили, но хочу подчеркнуть, что только в Европе уже более 50 операторов запустили сервисы 5G в коммерческую эксплуатацию. Более 40% продаваемых сейчас смартфонов в Европе, это смартфоны с поддержкой 5G. До конца 2021 года их доля может увеличиться до 80% или даже более. 130 операторов в мире инвестируют в сети 5G, использующие миллиметровый частотный диапазон. Это тоже очень важный момент на который стоит обратить внимание. Не все сети 5G строятся в диапазонах sub6 (до 6 ГГц), также идет активное инвестирование в сети 5G в миллиметровых диапазонах. Если мы посмотрим на линейку смартфонов iPhone 12, которые запустил Apple в США, все четыре модели линейки поддерживают 5G в миллиметровом частотном диапазоне!



Если мы взглянем на частотные диапазоны, которые в мире задействуют для 5G, то нетрудно заметить, что в основном сети 5G запускаются с использованием частот ниже 6 ГГц. При этом самым популярным является диапазон 3.4-3.8 ГГц. Российский регулятор выбрал осторожную политику внедрения. Пока что нам предлагается работать с диапазоном 4.8-4.99ГГц. Как можно видеть по таблице, это не самый популярный диапазон с точки зрения его использования для развертывания сетей 5G в мире. Конечно, вендоры инфраструктуры могут поставить соответствующее данному диапазону оборудование. У производителей терминалов поддержка частот данного диапазона также не вызывает принципиальных сложностей. Но совместить европейскую экосистему устройств и китайскую экосистему достаточно сложно. И если в России придется внедрять этот диапазон, то необходимо будет плотно работать с 3GPP и производителями терминального оборудования для того, чтобы обеспечить поддержку необходимых комбинаций dual connectivity и агрегации несущих.

Второй важный блок частот, это диапазон миллиметровых волн. На слайде GSA показано, что этот диапазон активно внедряется в мире, что выдано или будет выдано большое число лицензий на его использование под 5G в 2021-2022. Какие же результаты дает абонентам применение диапазона миллиметровых волн для развертывания 5G с использованием обычных абонентских терминалов?


На слайде показаны результаты тестирования Ookla обычных терминалов 5G на сети 5G в США. Можно видеть, что скорость скачивания данных из сети интернет по сети миллиметрового диапазона в 4 раза выше, чем скорость скачивания тех же данных из сети 5G в диапазонах ниже 6 ГГц, 900 Мбит/c против 225 Мбит/c. Пиковые скорости при этом могут достигать 2 Гбит/с! Это результаты замеров на коммерчески доступной сети Verizon Wireless.



Хотелось бы еще поговорить про сеть 5G Verizon Wireless в диапазоне миллиметровых волн. Этот оператор активнее других внедряет 5G в диапазоне миллиметровых волн в различных городах США, уже более, чем в 66 городах можно встретить 5G сеть оператора в миллиметровом диапазоне. На слайде разобран интересный кейс применения 5G mmWave на стадионе. Такими сетями охвачено уже более 17 стадионов Национальной Лиги (NFL). Это обеспечивает для абонентов новый трансформационный опыт. Это доступность скоростей передачи данных, близких к тем, которые обеспечивают оптоволоконные подключения. Это низкая себестоимость доставки бита. Это низкая задержка, менее 10 мс, быстрее, чем глазом моргнуть, если делать образные сравнения. Можно с уверенностью говорить о новых возможностях монетизации для операторов связи!


Диапазон миллиметровых волн не является экзотическим. На слайде перечислены главные инициативы, связанные с использованием этого диапазона в мире. Рад подчеркнуть, что и в России все четыре федеральных оператора развернули пилотные зоны 5G mmWave. Есть доступный в открытой продаже смартфон Motorola Edge с поддержкой миллиметрового диапазона.

В Европе осенью 2020 года вышли рекомендации Европейской Комиссии по развитию сетей сверхвысокой емкости. Это рекомендации для регуляторов ЕС по освобождению диапазона для его перераспределения для развертывания сетей 5G, о его преимуществах. Очень полезный и интересный документ, который получит дальнейшее развитие.



Платформы 5G RAN




Хотелось бы сказать несколько слов о тех достижениях, которые есть у Qualcomm в этой области. Безусловно это наш новый модем 5G X65 4-го поколения. Он открывает следующий этап развития 5G, этап 10-гигабитных скоростей. Это первый модем, который поддерживает функционал 3GPP Release 16, с поддержкой возможностей апгрейда по мере внедрения.



Если вспомнить, что было 10 лет тому назад, то мы радовались и гордились скоростями до 100 Мбит/с. Технологии рванули вперед, за 10 лет произошло 100-кратное увеличение достижимых в сетях скоростей по сравнению с ранним 4G/LTE.



Более 800 смартфонов или других мобильных устройств выпущено на платформах Snapdragon. Все они поддерживают систему Qualcomm RF Front End от модема до радио.



Экосистема коммерческих устройств для миллиметрового диапазона также готова. Она формируется постоянно. Практически каждый квартал мы видим появление нескольких новых устройств с поддержкой миллиметрового диапазона.


С точки зрения фиксированного беспроводного доступа, эффективная работа в диапазоне mmWave возможна и на больших расстояниях. Благодаря появлению радиомодуля повышенного радиуса действия - QTM527, стало возможным создание CPE - роутеров, работающих на километровых дистанциях!


Здесь показана экосистема CPE роутеров 5G, которая уже доступна сейчас. Это более 30 OEM производителей со всего мира.


Что показывают реальные натурные испытания. В сентябре 2020 года в сельской Америке роутер с поддержкой mmWave с расширенным радиусом действия обеспечил в испытаниях скорость скачивания 2.1 Гбит/c на расстоянии в 1 км, 200 Мбит/c на расстоянии 5 км в условиях прямой видимости.



В декабре 2020 года тестирование технологии 5G mmWave провел оператор TIM совместно с Qualcomm и Ericsson. Была достигнута скорость 1 Гбит/c на удалении 6.5 км с использованием диапазона 5G 26 ГГц.

Это очень важный тренд - увеличение скоростей в фиксированном беспроводном доступе за счет использования 5G mmWave.


Еще один важный тренд в индустрии беспроводных технологий это эволюция архитектуры 5G сетей, в частности, радиоподсистемы.


Если рассматривать рисунок слева-направо, можно наблюдать, как эволюционирует радиоподсистема от традиционной структуры, когда baseband и радиомодуль расположены вместе, в пределах одной площадки, к архитектуре централизованной RAN, где удаленный baseband обслуживает несколько площадок с радиомодулями. И затем к виртуальной радиоподсистеме, где возможно также подключение Mobile EDGE компьютинга на границе сети. Все это дает нам возможность лучшей координации, масштабируемой емкости, ускорения развертывания, сниженной задержки, новых пользовательских сценариев.


Путем дезагрегации, то есть разукрупнения базовой станции, появляется возможность создания более эффективной по затратам радиосети, способной к большей адаптации к различным сценариям развертывания, обеспечению более высокой общесистемной производительности.

В качестве примера реализации такой сети представлю совместный проект Qualcomm и RakutenMobile. В Японии развернута первая в мире сеть 5G с прорывным “сквозным” облачным решением для мобильной сети.


Решения W-Fi



Переходя к следующему тренду, хочу напомнить о прогрессе в области Wi-Fi. Изменения, с которыми мы сталкиваемся в результате пандемии влияют на то, как мы работаем. В частности, с применением подходящих современных технологий работа может быть удобна и продуктивна не только в офисе, но и дома. Но для этого нам безусловно нужен высокоскоростной беспроводной широкополосный доступ. Он критически важен для работы из дома. Фиксированный беспроводный доступ поверх 5G может обеспечить существенную помощь в решении этой задачи. С точки зрения Wi-Fi очень важно отслеживать и внедрять функциональности нового поколения. В частности это актуально для улучшения аплинка, для получения более высоких скоростей за счет использования технологии Multi-User MIMO. Еще расскажу об этом подробнее. Третья важная составляющая нового Wi-Fi - доступный для этой технологии частотный ресурс должен постоянно расти с тем, чтобы избежать перегрузок, неизбежных без такого наращивания доступных частот. В этом плане важно появление нового, третьего нелицензируемого диапазона частот в рамках Wi-Fi 6E.

Реализация фиксированной беспроводной связи, за счет комбинации 5G и Wi-Fi 6 позволяет обеспечивать качественный пользовательский опыт. 5G и Wi-Fi 6 это комплиментарные технологии.





Аналитические агентства обещают нам, что четверть трафика данных всех мобильных операторов связи к концу 2025 года будет приходиться на обеспечение фиксированного беспроводного доступа.


Что происходит в отношении Wi-Fi 6 в России? Стандарт разрешен регулятором осенью 2020 года. Если говорить о продвижении Wi-Fi 6 в мире, то 50% всех новых устройств Wi-Fi в мире в 2022 году будут поддерживать Wi-Fi 6. А в 2024 году устройства Wi-Fi 6 станут de facto стандартом.


С точки зрения конечного терминального оборудования решения Wi-Fi 6 уж существуют, Qualcomm предлагает линейку Qualcomm Fast Connect. Наша актуальная флагманская платформа Snapdragon 865 поддерживает Qualcomm FastConnect 6800 с функционалом до 1 Гбит/с. Также поддерживается OFDMA не только в даунлинке, но и в аплинке, поддерживается 8-поточное MU-MIMO в аплинке, модуляция 1024 QAM в диапазонах 2.4
ГГц и 5ГГц.

Сейчас в Москве, в России, активно рекламируется смартфон Xiaomi Mi 10 / Mi 10 Pro - хороший пример доступности Wi-Fi 6 и на конечном оборудовании. И конечно есть целый ряд других смартфонов с аналогичным функционалом.


График демонстрирует, как развивается Wi-Fi 6. Как я уже отмечал, с 2020 года эта технология разрешена в России и ее доля на рынке постепенно увеличивается. Также хочу подчеркнуть, что есть также Wi-Fi 6E (extended - расширенный), технология, которая использует третий частотный диапазон, 6ГГц.

Его появление - также важный тренд, на который следует обратить внимание. К имеющимся в наших устройствах нелицензируемым частотам 2.4ГГц и 5ГГц добавляется также еще один диапазон - 6ГГц. Он и вынесен в аббревиатуру Wi-Fi 6E. Благодаря появлению Wi-Fi 6E можно существенно увеличить число непересекающихся каналов. Wi-Fi 6E - это один из путей решения "проблемы городов", когда в многоквартирных домах многие сталкиваются с недостаточно качественной работой Wi-Fi из-за нехватки свободных каналов.




Платформа поддержки Wi-Fi 6E есть и для конечных устройств. Это Qualcomm FastConnect 6900 / Qualcomm FastConnect 6700. Это, прежде всего, способ обеспечить новую емкость, это поддержка MU-MIMO, что позволяет нескольким конечным абонентам, например, одновременно что-то стримить на одну и ту же точку доступа. Новый алгоритм OFDMA, заимствованный из LTE, обеспечивает более эффективное использование радиоресурса, чем в традиционном Wi-Fi. Устройства, поддерживающие стандарт Wi-Fi 6E, могут обеспечивать пиковые скорости вплоть до 3.6 Гбит/c и снижение задержек распространения сигнала.


Важный подтренд в области Wi-Fi, это также появление Mesh сетей, ячеистых сетей, позволяющих решать задачу обеспечения Wi-Fi покрытия во всем доме. Это важная задача, которую приходится решать не только в условиях квартиры, но и в офисах. Для реализации таких сетей применяется роуминговый функционал. С приходом Wi-Fi 6E третий диапазон используется не только для доступа к конечным условиям, но также в качестве транспорта между точками доступа. Благодаря этому освобождается радиоресурс для конечных устройств в диапазонах 2.4ГГц и 5ГГц.

У Qualcomm есть полный портфель E2E решений Wi-Fi 6/6E, обеспечивающий качественный пользовательский опыт. И для индивидуальных абонентских устройств и для, например, гостиничных или офисных решений, для концертных организаций.

Наше флагманское решение, это платформа Qualcomm networking pro 1610, способная обеспечивать пиковые скорости более 10 Гбит/c на точку доступа. Это 16 потоков (4х4, 8х8, 4х4 во всех трех диапазонах), это возможность подключения до 2 тысяч пользователей одновременно. Это практически “беспроводный провод”.


Следующий тренд, на который я хотел бы обратить ваше внимание, это тренд в области мобильных компьютеров. Компьютеры становятся всегда подключенными к сети, всегда готовыми к работе. Это главный посыл. В линейке Qualcomm Snapdragon есть подлинейка Always On Always Connected PC для обеспечения постоянной подключенности мобильных компьютеров. Эти продукты обеспечивают поддержку операционной системы Windows на базе платформы Snapdragon. Она появилась у нас несколько лет назад и с тех пор с каждым годом совершенствуется, обеспечивая высокие скорости подключения не только к сетям 4G/LTE, но и к сетям 5G. Это SoC (система на кристалле), оптимизированная для персональных компьютеров, с интегрированным модемом.


Портфель решений активно расширяется. Вы можете видеть на слайде, что для базе нашего решения Always On выпускается уже много различных конечных устройств. В том числе и флагманские продукты, пригодные для офисного использования, с поддержкой 5G, включающей поддержку mmWave, то есть с поддержкой высоких скоростей, характерных для 5G в диапазоне миллиметровых волн. Есть решения для сетей 4G/LTE, есть те, что ориентированы исключительно на Wi-Fi подключения.

Линейка платформ для обеспечения подключенности для мобильных компьютеров, представленная на слайде, открывается флагманской платформой 8cx, в нее входит также 8c и базовая платформа 7c.


Здесь показано как развивается мобильность в индустрии персональных компьютеров. Важно отметить, что многое здесь относится к категории “сделано впервые”, например, первый компьютер с гигабитным подключением к LTE, это и возможность многодневной автономной работы без подзаряда, это и первые мобильные компьютеры, способные подключаться к сети 5G. Особенно хочется выделить такое достижение, как первая платформа на базе техпроцесса 7нм, Здесь работают те преимущества мобильных технологий, которыми мы располагаем по части решений для смартфонов, прежде всего, архитектура ARM. Мы постепенно переносим соответствующий функционал в чипы, предназначенные для мобильных вычислительных устройств. ARM, это прежде всего, высокая энергоэффективность, это возможность интеграции модемов LTE и 5G в единую систему на кристалле.


Решения C-V2X



Последний тренд, на который я сегодня хотел бы обратить ваше внимание, это появление и активное распространение в мире технологии C-V2X. Мы часто слышим об автономном вождении, C-V2X немного не об этом, это про безопасность водителя, безопасность транспортного средства на дороге в целом. Данная технология, в частности, предусматривает координацию намерений между транспортными средствами. Здесь может быть реализовано техническое зрение, что позволяет подключить транспортное средство к инфраструктуре, и даже пешеходов подключить, и затем оптимизировать движение автомобиля по дороге, сделав его более безопасным.

Стандарт C-V2X быстро развивается во всем мире.


Совмещенные придорожные модули (RSU) + малые соты 5G могут обеспечить множество различных возможностей. В частности, нейтральный хост может управлять комбинированным радиоблоком/RSU - совместно с другими операторами сотовой связи и дорожными операторами. Идет оптимизация интегрированного доступа mmWave и транзита трафика для упрощения развертывания соответствующей инфраструктуры.

Хочется отметить, что уже идет внедрение данного стандарта в США. В 2020 году FCC выделила 20 МГц под C-V2X в диапазоне 5.9 ГГц. Активное внедрение стандарта проходит также в Китае. И в Европе, в Италии, буквально месяц тому назад появился опытный участок трассы длиной 80 км для испытаний C-V2X -- Итак, мы обсудили 5 основных трендов рынка мобильной связи. Спасибо за внимание!

Комментариев нет:

Отправка комментария

Подписывайтесь на мой Youtube-канал

и на мой Telegram-канал

Популярные сообщения

Подписаться на email - рассылку

Translate