Сотовые сети: от 4G к 5G

Взгляд со стороны MediaTek


LTE — всё. Нет, ничего страшного не случилось: никто сети четвертого поколения запрещать не планирует, каких-либо проблем в их работе не выявлено, дальше все будет только лучше, массовее и быстрее. Однако дальнейшее развитие стандарта фактически не планируется — индустрия уже готова к началу разработки, а потом и к освоению новых поколений стандартов. Готова настолько, что традиционный ежегодный LTE World Summit в этом году оказался последним — в 2016-м мероприятия с таким названием уже не будет, а будет 5G World Summit, который в этом году шел параллельно с «основным» мероприятием, как его часть.

Но пугаться резких перемен не стоит. В конце концов, сети четвертого поколения все еще развернуты не повсеместно, встречается в продаже оборудование, их вовсе не поддерживающее, и т. д. и т. п. Просто развитие сменилось внедрением. А внедрение сетей пятого поколения начнется в районе 2020 года. Точнее, некоторые наработки еще до этого войдут в расширения 4G, потом их будет становиться все больше, а потом сами не заметим, как освоимся в новом мире.

Что такие переходы означают для индустрии? Потенциальную смену лидеров рынка. К примеру, многие производители телефонов «прозевали» начало внедрения смартфонов, и больше о них никто не вспоминает. А бум смартфонов показал, что при росте спроса на ARM-процессоры не все производители могут обеспечить нужные объемы производства с требуемой ценой и прочими характеристиками, так что мы лишились, например, одного из старейших и крупнейших их производителей. Да и у прочих производителей чипов подобные процессы наблюдались всегда. Словом, смена стандартов — новые возможности для производителей: кто-то из них «оседлает» новые технологии и упрочит свое положение, кто-то потеряет темп, что может кончиться даже вылетом с рынка.

Поэтому всегда интересно, как к таким пертурбациям подходят наиболее молодые и амбициозные игроки: как они видят развитие ситуации, к чему готовятся. Вот, к примеру, MediaTek: буквально с десяток лет назад о компании мало кто знал, но к концу нулевых она вошла в двадцатку крупнейших производителей полупроводниковой продукции, а спрос на бюджетные смартфоны и планшеты быстро сделали марку очень узнаваемой, поскольку большинство такой продукции построено на ее чипах. Впрочем, современные SoC MediaTek подходят и для не совсем бюджетных, и для совсем не бюджетных устройств, но все же именно бюджетные решения продолжают оставаться существенным рынком для компании. В таких условиях вроде бы заигрывать с новыми технологиями не принято — слишком медленно это окупается. С одной стороны. С другой — читаем сказанное выше: поймав новый тренд, можно упрочить свое положение во всех сегментах рынка, в том числе и захватив новые. Поэтому посмотрим на будущее глазами MediaTek — как его оценивает компания. В этом нам поможет презентация Зигмунда Рэдла, озвученная им на LTE World Summit 2015.

Итак, чтобы понять, о чем речь, начнем с эволюции устройств. В доисторическом прошлом все они были независимыми друг от друга, для получения какого-либо результата нужно было озаботиться этим и сознательно нажать кнопку, а интернет-сервисы были рудиментарны и привязаны к приложениям: нужна электронная почта — используем соответствующую программу, для просмотра сайтов — используем соответствующую программу, для скачивания файлов... ну да — используем соответствующую программу. Существовал ограниченный набор сервисов и ограниченный набор программ, которые с ними работают.

Средняя часть слайда — текущее положение дел в результате смартфонной революции (стационарные компьютеры в ней, конечно, тоже поучаствовали, но в меньшей степени). Устройства по-прежнему остаются самостоятельными, но уже взаимодействуют с облачными сервисами. При необходимости добавления новых программ мы получаем их посредством все тех же облачных сервисов. Все данные и прочее — тоже из облаков.

И наконец, в «новом мире» фактически не останется отдельных устройств — все станет облаками. Правда, пользователи этого уже могут и не заметить, поскольку для них, на первый взгляд, ничего не изменится — так и останутся устройства и сервисы. Просто устройства научатся взаимодействовать друг с другом, самостоятельно обмениваться информацией и программами, объединять усилия для решения задач. Например, нет у вас в смартфоне датчика влажности, а в погодной станции есть — если это разрешено, смартфон сам догадается связаться со станцией и будет вам показывать влажность в квартире не хуже погодной станции. Это и сейчас можно, но нужно поставить специальную программу, связать устройства друг с другом — словом, проделать много ручной работы. В будущем все такие вещи станут прозрачными.

Собственно, а зачем нам нужен новый мир, если и в старом неплохо? Проблема в том, что устройств вокруг стало слишком много. Все они полезные, все обладают массой функций, но их много. Настраивать и обслуживать каждое — еще полбеды, но когда нужно наладить взаимодействие между всеми, чтобы помогали и дополняли друг друга — вот это сложно и неудобно. И ладно еще смартфон с планшетом связать — а десяток датчиков, разбросанных по дому заставить отдавать им информацию? Именно поэтому нужно единое и удобное решение и новые сети для передачи информации. Ориентированные даже не на пользователя, а на устройства.

Могут ли это быть сотовые сети? А почему бы и нет? Как видим, они постоянно эволюционировали. Начали мы с первого поколения сетей (которое в России удалось успешно «не заметить»), вообще сделавших мобильную телефонию возможной. Сети второго поколения, которыми до сих пор пользуются во многих местах, добавили возможности глобального роуминга и передачи каких-либо данных, чего, кстати, многим пользователям до сих пор достаточно. Третье поколение сетей наполнило смыслом выражение «мобильный интернет», а четвертое — сделало его потенциально идентичным любому другому интернету. Но всегда между поколениями было примерно 10 лет, а с момента запуска каждой технологии до начала ее массового повсеместного использования проходит 20 лет. Интерполяция неминуемо приводит к тому, что пора готовиться к сетям пятого поколения в 2020 году, не забывая о доработках поколения четвертого — к тому же 2020 году мы как раз «выжмем» все из третьего :)

Поэтому ни о каком мгновенном переходе речи идти не может — многие наработки, предназначенные для сетей пятого поколения, можно будет постепенно внедрять и в 4G. Например, интеграция сотовых сетей с Wi-Fi, микросоты, да и собственно коммуникация устройств друг с другом: все это можно начинать оттачивать уже в рамках 4G, готовя протоколы, оборудование и программное обеспечение.

Но кое-что в построении новых сетей должно измениться безвозвратно и радикально. В частности, в предыдущих поколениях сотовых сетей (вплоть до 4G) устройства связывались исключительно и непосредственно с базовыми станциями. Это вызывало серьезную проблему: при работе на низких частотах можно было легко обеспечить хорошее покрытие, но «впихнуть» в узкий частотный диапазон много не получалось, а увеличение частот приводит к резкому снижению эффективной дальности работы. Замкнутый круг. Но теперь вспоминаем, что одной из основных задач внедрения сетей пятого поколения является помощь в связи непосредственно между устройствами. Значит, нет необходимости поддерживать канал между каждым из них и базовой станцией, а можно использовать ретрансляцию сигналов. Собственно, это мы и получим: если LTE в дальнейшем будет работать с полосами частот до 6 ГГц, то cmWave — от 6 до 30 ГГц, mmWave — с еще более широкими, вплоть до 100 ГГц. Это позволит на небольших расстояниях поддерживать скорости до нескольких гигабит в секунду, что, в принципе, обычно не требуется «одиночным» устройствам, зато может быть легко утилизовано сетью из последних, активно обменивающейся информацией. Ну а для «дальней» связи можно спокойно использовать как ретрансляцию сигналов, так и привычные узкие частотные диапазоны — им хватит.

Для чего вообще все это затевается? Стандартный и любимый в последнее время производителями пример — автомобильная тематика. И даже не необходимость внутри автомобиля контролировать массу датчиков, для чего ставятся все более мощные бортовые компьютеры, а такое светлое будущее, как автоматическое вождение. Чем здесь могут помочь новые технологии? Обеспечить связь между автомобилями и стационарными датчиками. Это позволит бортовому компьютеру в любой момент времени в точности «знать» конфигурацию дороги и местоположение других участников движения, а значит — безопасно управлять машиной. И делать это он будет даже лучше, чем человек — мы, к примеру, можем оценивать расстояния или скорости только «на глаз», так что всегда есть вероятность что-либо не заметить или ошибиться. Компьютеру это не нужно — он в любой момент может «спросить» у автомобиля на соседней полосе, с какой скоростью тот движется, и в зависимости от этого принимать решение о перестроении. Но для всего этого надо иметь мощную сеть вдоль дороги, бо́льшая часть которой «наружу» работать не обязана — данные со многих датчиков очень важны в 10 метрах от них, но никому не интересны в 10 км. Поэтому существующая топология сотовых сетей для поддержки такой инфраструктуры подходит не лучшим образом, а 5G для этого и делается.

В конечном итоге получим мы тот самый «интернет вещей», о котором много говорится, но пока мало кто представляет себе его возможности. Причина понятна: мы с ними не слишком хорошо знакомы, поскольку привыкли к «традиционному» подходу, когда нужно захотеть получить информацию и сделать какие-либо телодвижения для ее получения. Датчики есть и в современном мире, в том числе и подключаемые к интернету, но пока в их случае сеть используется лишь как удлинитель интерфейса — чтоб человек мог посмотреть на термометр, к примеру, не из того же помещения, а находясь в 10 километрах от него. Это тоже полезно, но слабо связано с будущим — в котором все устройства всегда будут «на связи», причем не только с пользователями, но и друг с другом.

Собственно, вот то, что было сказано выше. Традиционная схема работы подразумевает пассивность всей «периферии» — она лишь откликается на получаемые команды. В будущем можно будет пусть не избавиться от них, но перевести их на совершенно другой уровень, поскольку устройства (вплоть до банального чайника) станут достаточно интеллектуальными, чтобы самостоятельно определять себе список заданий, разбираться, с какими еще устройствами им надо обменяться данными, и делать это. Короче, программистам скучно не будет :) Инженерам тоже. А вот пользователям — вполне возможно, что жить станет проще, поскольку некоторые вещи вообще начнут восприниматься как сами собой разумеющиеся.

Осталось только запастись терпением и немного подождать — пока идет в основном общая проработка концепций и стандартов. Начало же внедрения, как уже было сказано выше, запланировано на 2020-й. Долго? Если ждать, то да. А если разрабатывать технологии, то надо еще, чтобы этого времени хватило :)

Судя по всему, компания MediaTek серьезно настроена уложиться в отведенные рамки всеми своими силами и подразделениями. Причины мы уже озвучили в начале: на этапах смены технологии нередко получается так, что «кто первый встал, того и тапки». Кто лучше готов на старте, тот получит самый вкусный кусок. Тем более, что и конкуренты тоже не дремлют, но это уже другая история.

Пока же будем ждать результатов и готовиться к следующему саммиту, что, кстати, приблизит нас к Новому Миру еще на год :)

И разумеется, мы не упустили возможности задать несколько вопросов Зигмунду Рэдлу о дне сегодняшнем: все-таки эта тема волнует многих даже больше, чем светлое будущее. А сегодня у нас есть LTE как самый современный из реализованных стандартов.

iXBT.com: Большинство LTE-терминалов сейчас — это телефоны и планшеты. В то же время, грань между планшетами и ноутбуками постепенно стирается, но поддержка сотовых устройств в «классических» ноутбуках была и остается редкостью. Возможно ли изменение данной ситуации — например, путем насыщения рынка комбинированными адаптерами Wi-Fi+LTE по цене обычных Wi-Fi-адаптеров?

Зигмунд Рэдл: Мы можем предложить все необходимые для этого технологические решения, однако вопрос больше относится к сфере деятельности OEM/ODM-производителей, которые и должны поставлять подобные адаптеры. Мы можем сделать решение на базе наших смартфонных чипов, но мы не делаем reference-дизайн. Многие производители как раз специализируются на адаптерах для ноутбуков, но сейчас это не наш рынок.

iXBT.com: Аналогичный вопрос про планшеты, часть которых до сих пор поддерживает только Wi-Fi. Есть ли у них перспективы, с точки зрения MediaTek, или со временем SoC без встроенной поддержки LTE обречены на вымирание?

Зигмунд Рэдл: Мы считаем, что в ближайшей перспективе данный расклад сохранится по простой причине: поддерживать только Wi-Fi — дешевле. А при наличии разницы в цене многие пользователи готовы сэкономить, поэтому поставки достаточных им решений будут продолжаться.

iXBT.com: Первые реализации LTE-решений отличались крайне высоким энергопотреблением, да и 3G-модемы до сих пор считаются требовательными к питанию устройствами. Есть ли у вас информация о том, как ведут себя чипсеты разных поколений? Можно ли рассчитывать на то, что со временем удастся установить паритет с Wi-Fi по энергопотреблению или, хотя бы, около того?

Зигмунд Рэдл: Последнее по техническим причинам невозможно, поэтому использование Wi-Fi всегда будет предпочтительным для увеличения автономности устройства. Что же касается первой части вопроса, то основным нашим «помощником» в плане экономии энергии является освоение все более тонких норм производства чипов. Чипы, произведенные по технологии 28 нм, не только дешевле, чем 40-нанометровые, но и экономичнее при прочих равных. В общем и целом при помощи этого и других мероприятий нам сейчас удалось сократить энергопотребление на 20%.

iXBT.com: Как вы оцениваете готовность к LTE в разных регионах и странах? Есть ли «скоростное» расслоение между Азиатско-Тихоокеанским регионом и, к примеру, ЕМЕА? Как на этом фоне выглядит Россия?

Зигмунд Рэдл: У меня нет такой информации, но в целом могу сказать, что с технологической точки зрения разницы между используемыми в разных регионах платформами практически нет. Основное влияние на скорость соединения оказывает политика операторов и другие сопутствующие факторы. Мы свою часть работы сделали, а дальше уже все зависит не от поставщиков оборудования. То есть, разумеется, с точки зрения пользователя разница между различными регионами и даже частями региона может наблюдаться, но она не относится к технологической области.

iXBT.com: Какую долю занимают LTE-решения в поставках чипсетов MediaTek для смартфонов?

Зигмунд Рэдл: В прошлом году мы продали порядка 30 миллионов SoC с поддержкой LTE, но это составило лишь около 10% от всего объема в 350 миллионов чипов для смартфонов. В этом году мы планируем увеличить поставки 4G-решений до 150 миллионов штук при общих объемах 450 миллионов чипов, т. е. довести долю до одной трети. С производственной точки зрения для нас не составило бы проблем увеличить поставки LTE-решений до половины или даже более, но процесс сильно ограничивает то, что поддержка 4G до сих пор свойственна в основном далеко не самым дешевым аппаратам, а массовый покупатель все еще готов приобретать смартфон только с 3G при условии его низкой цены.

iXBT.com: Чуть более года назад в мире начала местами использоваться технология VoLTE, пока еще доступная лишь в некоторых сетях и на ограниченном количестве смартфонов. Что вы думаете об ее перспективах? Какой вклад MediaTek делает (или готов делать) в распространение VoLTE? Когда нам ждать чипсетов с поддержкой VoLTE на аппаратном уровне?

Зигмунд Рэдл: На данный момент мы занимаемся тестированием нашей продукции с некоторыми операторами. В этом году мы планируем выпуск решений с поддержкой VoLTE на рынок. Впрочем, может быть, они будут поддерживать VoLTE не с первого дня продаж, но их можно будет программно модернизировать до нужного состояния. Вообще аппаратных проблем с внедрением VoLTE нет — все решается программными средствами.

iXBT.com: Будет ли внедрение новых стандартов усиливать глобализацию рынка? Некогда для поездки в другой регион необходим был другой телефон, стандарты 3G и 4G более совместимы друг с другом, но даже в случае LTE частотные диапазоны в разных странах могут отличаться. Сохранится ли эта ситуация — или будущее за универсальными чипсетами, способными работать в любой точке мира?

Зигмунд Рэдл: Не думаю, что это возможно, поскольку такие чипсеты будут слишком сложными. То есть с технической точки зрения разработка полностью универсального решения возможна, но вряд ли оно будет пользоваться высоким спросом. Особенно в бюджетном сегменте, где, как я уже говорил, большинство чипсетов пока и вовсе ограничены только 3G, поскольку требуются простые и дешевые решения.




Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.