Экономные фонари на светодиодных лампах, разработанные стартапом Totem Power, оснащены солнечными батареями, литиево-ионными аккумуляторами и розетками для подзарядки электромобилей. Кроме того, фонарные столбы смогут передавать информацию по LTE, а со временем — по сетям 5G.

В компании сообщили, что заключили договор с первым заказчиком, который летом нанет установку ее «умных» фонарей в США.

Фонари Totem можно будет размещать около супермаркетов, офисных зданий и университетских кампусов, а также вдоль городских улиц. Как объясняют в компании, если произойдет стихийное бедствие, которое оставит город без электричества, у спасателей будет доступ к электроэнергии, запасенной батареями фонарей. А поддержка 5G позволит обеспечивать многочисленные сервисы для подкдюченных автомобилей, добавляют в Totem. Датчики на фонарях смогут измерять уровень шума, плотность дорожного движения, качество воздуха и не только.

В компании подсчитали, что в городах будет достаточно заменить на Totem лишь каждый десятый фонарный столб, чтобы создать полноценную инфраструктуру связи для автомобилей.

Согласно прогнозам корпорации Intel, к 2020 году средний пользователь Интернета будет потреблять 1,5 Гбайт трафика в день, общий же объем ежедневного видеотрафика будет измеряться петабайтами.

Объем данных, которые собираются и пересылаются на все более быстрые серверы в мега-ЦОД для последующего анализа и обработки, неуклонно растет. Благодаря аналитическим технологиям уже удалось повысить качество распознавания изображений и речи, а автономные автомобили воплотить в реальность.

Развитие сверхбыстрых сетей передачи данных 5G – плавильного котла беспроводных технологий – позволит отправлять в ЦОД еще больше информации. Серверы уже сейчас перестраиваются с учетом растущих требований к обработке данных, все шире применяются технологии, увеличивающие пропускную способность при передаче данных (в том числе Gen-Z и волоконно-оптические сети) с целью минимизации задержек.

На выставке Mobile World Congress в Барселоне организация вычислений на оконечных узлах сети стала одной из основных тем, обсуждаемых поставщиками инфраструктуры. Сюда относятся вычисления как на промежуточных серверах, так и непосредственно на оконечных устройствах. Такой подход позволяет ускорить реакцию мобильных сервисов, не нагружая серверы ядра сети.

Вычисления на оконечных узлах сети могут использоваться также для предварительного анализа информации. Данные, не представляющие ценности, будут отбрасываться, и лишь полезная информация достигнет серверов ядра сети. Вычисления на оконечных узлах способствуют развитию виртуализации и разбиению данных на небольшие пакеты, перенаправляемые для дальнейшей обработки на нужные серверы.

Многие участники MWC демонстрировали новые продукты и делились идеями по использованию вычислений на оконечных узлах. Большинство поставщиков стремятся к общей цели: улучшить управление потоками и повысить полезность данных, собираемых устройствами Интернета вещей.

Компания Hewlett Packard Enterprise продемонстрировала новейшее поколение серверов Интернета вещей Edgeline, напоминающих уменьшенные продукты Proliant. Новые серверы устанавливаются на оконечных узлах и анализируют данные перед их отправкой на серверы ядра сети в ЦОД. Тем самым решается задача виртуализации пакетов данных и повышается эффективность использования вычислительных ресурсов.

С помощью серверов Edgeline можно, например, организовать управление мобильными вычислениями, реагируя на публикации в Facebook, или поисковые запросы непосредственно на оконечных узлах. Задачи, требующие более интенсивной обработки данных (например, распознавание образов), переадресуются в централизованную сеть ЦОД, управляющую машинным обучением.

Компания Dell продемонстрировала на MWC серверы Edge Gateway 3000 для различных приложений Интернета вещей. Они анализируют данные непосредственно в точке сбора, после чего перенаправляют их в ЦОД. На серверах Dell установлены новейшие процессоры Atom, имеющие до 16 ядер.

Модель Edge Gateway 3001 предназначена для промышленной автоматизации и управления энергетическими потоками; сервер Edge Gateway 3002, разрабатывавшийся для транспортной отрасли и логистики, устанавливается на больших грузовиках; модель 3003 проектировалась для управления видеопотоками и кассовыми терминалами.

В оборудовании Dell установлены новые процессоры Intel Xeon-D или Atom, которые также были показаны на выставке. Чипы эти предназначены для серверов оконечных узлов и сетевого оборудования. По вычислительной мощности они уступают процессорам Xeon E5, широко применяемым в серверах, устанавливаемых в ЦОД.

Разработчики Ubuntu продемонстрировали сетевые маршрутизаторы Open Compute Project, выполняющие обработку на оконечных узлах. Устройства функционируют под управлением Ubuntu Snappy Core и могут использовать программное обеспечение, предназначенное для обработки на оконечных узлах. По сути, маршрутизаторы эти представляют собой серверы, снижающие нагрузку на серверы старшего класса. Приложения Ubuntu можно настроить на решение конкретных задач. Более подробная информация о маршрутизаторах оконечных узлов будет представлена на конференции Open Compute Project Summit.

Еще одним интересным экспонатом стенда Ubuntu стал сервер ARM для обработки данных на оконечных узлах в сетях 5G. В этих серверах установлены 64-разрядные процессоры Cavium ThunderX2, которые уже находят применение в сетевом оборудовании и позволяют в два раза увеличить вычислительную мощность на оконечных узлах по сравнению с менее производительными серверными чипами.

Для выполнения вычислений на оконечных узлах не нужны особо мощные процессоры, но они должны собирать большие объемы данных, обеспечивая их виртуализацию и пересылку в нужном направлении. Виртуализация данных в серверах ARM организована на основе 64-разрядной архитектуры ARMv8, используемой многими производителями процессоров, например Cavium.

Вычисления на оконечных узлах имеют важное значение и для автономных автомобилей, поскольку те должны подключаться к сверхбыстрым серверам в облаке, чтобы распознавать изображения, прокладывать маршруты по карте и быстро принимать адекватные решений на дороге. Однако поддерживать связь с облачными серверами не всегда возможно, поэтому в автономных автомобилях будет развиваться обработка и на оконечных узлах.

Intel и Qualcomm предлагают уникальные схемы управления вычислениями на оконечных узлах в автономных транспортных средствах. Intel выпускает микросхемы FPGA для специфичных задач, а Qualcomm специализируется на цифровых сигнальных процессорах. «FPGA и другие компоненты играют важнейшую роль в создании автономных автомобилей и гибкой инфраструктуры 5G», – указал Венката Рендучинтала, президент направления Intel Client and Internet of Things и Systems Architecture Group.

Обработка на оконечных узлах становится приоритетной задачей и для тех поставщиков телекоммуникационных услуг, которые стремятся повысить гибкость в обслуживании клиентов. Компания SK Telecom, к примеру, в ходе тестирования сети 5G в Южной Корее пришла к выводу, что вычисления на оконечных узлах имеют очень важное значение для виртуализации данных и построения радиосетей.

Проходящая в Барселоне выставка Mobile World Congress (ее, наверное, можно назвать Давосом беспроводных технологий) в этом году обещает стать особенно важным событием: в мире мобильных систем сейчас происходит целый ряд очень серьезных сдвигов.

Отправляясь в солнечную Испанию, мы ожидали, что на MWC будут затронуты четыре основные темы.

Технологии 5G или, по крайней мере, их предварительный анонс

В преддверии MWC было выпущено много пресс-релизов, связанных с 5G, и никого уже не удивляет, что мобильные сети следующего поколения обещают не только увеличение скорости. Помимо этого они позволят связать друг с другом большое количество устройств, причем к их числу относятся не только телефоны, планшеты и портативные компьютеры.

Наверное, окончательного утверждения спецификаций 5G консорциумом 3GPP придется ждать еще несколько лет, но компании Ericsson, Intel, GE, Mimosa Networks и ряд других уже сейчас объявили о начале тестирования и выпуске опытных образцов соответствующего оборудования. Новый председатель Федеральной комиссии США по связи Аджит Пай выступил с докладами «Построение экономики 5G» и «5G без лишних прикрас: ценность и основные строительные блоки».

Интернет вещей

Интернет вещей в этом году занял на MWC одно из центральных мест. Подключенные дома, подключенные автомобили, Промышленный интернет и прочая умная инфраструктура – все это было представлено в Барселоне.

«Умные бытовые устройства, облегчающие нам жизнь, стали пожалуй, главной темой на нынешней MWC, – говорится в пресс-релизе английской аналитической компании Ovum. – Концепция предусматривает появление целого ряда устройств и услуг, повышающих качество повседневной жизни клиентов – начиная от счетчиков электроэнергии и заканчивая средствами медицинского контроля, умными автомобилями, холодильниками и стиральными машинами».

Новые смартфоны

Естественно, участники выставки не ограничились одними лишь высокими материями 5G и Интернета вещей – здесь будет представлено и множество других устройств. Компания Samsung не стала анонсировать на MWC новые флагманские модели, что создало почву для выстраивания догадок о сроках презентации смартфона Galaxy S8. Зато LG продемонстрировала G6. Список флагманов-«дебютантов» включает также представителя Huawei (некоторые утечки информации о новой модели P10 уже просачивались в прессу до выставки). Центральное место на выставке заняли устройства Android, тогда как Apple, как обычно, ее игнорирует.

Носимая электроника

Кое-что мы увидели и в этой области – производители представили одну-две модели умных часов, хотя пик интереса к новому форм-фактору, пожалуй, уже пройден. Особого шума вокруг новых умных часов мы сегодня не слышим. Разве что ходят слухи о грядущей презентации устройства Apple Watch Series 3, но на MWC ее в любом случае не состоялось.

На выставке Mobile World Congress в Барселоне японский оператор сотовой связи NTT DoCoMo демонстрирует возможности высокой скорости передачи данных по сетям пятого поколения).

В павильоне компании смонтирована небольшая модель заводского цеха с тремя дистанционно управляемыми роботами. Четыре камеры с дальномерами, установленные вокруг, в реальном времени формируют трехмерное изображение для системы виртуальной реальности. Поток данных со скоростью около 700 Мбит/с передается по радиоканалу в шлем виртуальной реальности.

Радиоканал, построенный на оборудовании для сетей 5G производства компании Ericsson, на демонстрации показывал пиковую скорость до 15 Гбит/с — во много раз больше, чем могут обеспечить современные сотовые сети 4G. Оператор NTT DoCoMo проводит испытания этого и другого оборудования в реальных условиях в Японии. В одном из экспериментов с компанией Samsung удалось достичь скорости передачи в 2,6 Гбит/с при связи с автомобилем, двигавшемся по шоссе со скоростью 150 км/ч. При этом использовалась специальная направленная антенна. В другом эксперименте с компанией Huawei данные одновременно передавались 23 абонентам с общей скоростью 10 Гбит/с, а еще в одном на оборудовании Nokia транслировалось видео формата 8K.

Участники индустрии мобильной связи так стремятся перейти на технологии пятого поколения, что запланировали переходный этап: систему, которую можно назвать «почти 5G», но которая будет готова на год раньше.

Основы «истинного» 5G должен заложить радиоинтерфейс, которому дали название 5G NR (New Radio). На конференции Mobile World Congress в Барселоне ряд крупнейших поставщиков оборудования и операторов договорились об ускорении разработки стандарта нового поколения, а трамплином к нему должен стать промежуточный вариант, который справится с некоторыми применениями, планируемыми для 5G, но будет готов к крупномасштабным испытаниям и внедрениям не в 2020-м, а уже в 2019 году.

Перехода на 5G по многим причинам ждут как операторы, так и поставщики оборудования сетей. Операторы смогут предлагать новые сервисы, например, мультигигабитные широкополосные соединения и пакеты услуг для устройств Интернета вещей и соединенных автомобилей. А производителям оборудования 5G может помочь покончить с многолетней «засухой» продаж, последовавшей за развертыванием сетей LTE.

Ожидается, что работа над спецификацией 5G NR, которая войдет в стандарт 3GPP Release 15, завершится к 2020 году, после чего могут начаться крупномасштабные развертывания. Как объясняют приверженцы промежуточной версии, получившей название Non-Standalone 5G NR, она сохранит возможность использования приемопередатчиков LTE и соответствующего операторского программного обеспечения, но добавит специальный режим, подходящий для некоторых применений, планируемых для 5G.

Non-Standalone 5G NR поддержали большинство ведущих участников отрасли: Vodafone, AT&T, еще ряд операторов из разных стран, а также компании Qualcomm, Intel, Ericsson, Huawei и ZTE. Предложить Non-Standalone 5G NR планируется на конференции 3GPP, которая пройдет в марте в Дубровнике (Хорватия).

Примечательными исключениями стали Nokia и Verizon, которые не присоединились к числу поддержавших промежуточный стандарт. Президент и генеральный директор Nokia Раджив Сури недавно объявил, что компания развертывает первые коммерческие сети фиксированного радиодоступа в ряде городов США. В этом проекте, базирующемся на разработках альянса Verizon 5G Technical Forum, также принимает участие Intel.

Сторонники Non-Standalone 5G NR выразили намерение впоследствии поддержать стандарт «истинного 5G», который будет называться Standalone 5G NR, и дали заверения в том, что он будет обратно совместим с промежуточной системой.

Кусочек кремния размером около 7 см способен в ближайшие несколько лет сделать реальным коммерческое применение мобильных сетей 5G.

Исследователи из IBM Research и Ericsson разработали компактный антенный массив, который увеличивает дальность действия высокочастотных радиосигналов мобильных устройств. Благодаря использованию кремния модуль становится тонким и энергоэффективным, что повышает уровень его жизнеспособности с коммерческой точки зрения.

Телекоммуникационные операторы рассчитывают, что сети 5G позволят пересылать данные в сотовых сетях на гигабитных скоростях, то есть намного быстрее, чем это делают сегодняшние сервисы LTE. У новых технологий есть и другие преимущества, способствующие уменьшению уровня энергопотребления, сокращению задержек и обслуживанию большего числа устройств за одно и то же время.

Но для того чтобы перейти к строительству таких сетей, операторам понадобится относительно недорогое оборудование, которое позволило бы им получать прибыль. По словам представителей IBM и Ericsson, анонсированный комплект из 64 антенн становится началом долгого пути сетей 5G к коммерческой реальности.

В рамках двухлетнего совместного проекта исследователи разработали интегральную схему, выполняющую функции ключевых компонентов антенного модуля (в частности, усилителей мощности). Затем четыре таких схемы были объединены с 64 твердотельными кремниевыми антеннами в едином корпусе, стороны которого имеют в длину 7 см.

«Размеры модуля продиктованы законами физики, поскольку антенны просто не могут быть меньше, – указал менеджер Ericsson по продуктам 5G Хокан Андерссон. – Но размещение других компонентов в интегральной схеме позволило сделать модуль более тонким, холодным и эффективным».

Подобные антенные комплекты будут размещаться в небольших базовых станциях сотовой связи, работающих на частоте 28 ГГц – в миллиметровом диапазоне, использование которого и сделало появление сетей 5G возможным. Применение миллиметрового диапазона не везде имеет смысл, но внутри зданий и в условиях тесной городской застройки вполне оправданно.

Дальность действия высокочастотных сигналов невелика, но новые технологии, разрабатываемые в том числе и специалистами IBM и Ericsson, позволяют фокусировать эти сигналы в лучи и направлять их на пользовательские устройства. Утверждается, что это наиболее точная система такого рода. Ее быстродействия оказывается достаточно для отслеживания перемещений устройств, которые переносятся пользователями и даже находятся в движущихся автомобилях.

«Смартфоны 5G и другие мобильные устройства, вероятно, не будут оснащаться 64 антеннами, – заметил Андерссон. – Но направленный луч можно получать и при меньшем количестве антенн».

Антенный массив IBM и Ericsson способен изменять направление сигнала всего за 200 микросекунд или даже быстрее, использует двойную поляризацию и рассылает сигнал одновременно в двух направлениях, охватывая тем самым больше устройств. При этом в системе нет движущихся частей. «Фаза каждой антенны сдвигается электронным образом, меняя направление сигнала», – пояснил менеджер группы IBM Research RF Circuits and Systems Group Альберто Вальдес-Гарсия.

До сих пор в сотовых сетях никогда не использовались частоты выше 6 ГГц. Некоторые частотные диапазоны (24-27, 38, 70 и 28 ГГц) обеспечивают более широкую полосу пропускания по сравнению с сегодняшней низкочастотной полосой. А значит, высокоскоростное обслуживание охватит больше устройств. Принципы, использованные при разработке новых интегральных схем, могут быть применимы и к другим частотам миллиметрового диапазона.

Новая технология была продемонстрирована на конференции International Solid State Circuits Conference в Сан-Франциско. Ожидается, что комплекты, работающие на частоте 28 ГГц, будут использоваться в базовых станциях, вводимых в пробную эксплуатацию в этом году. Крупномасштабное же строительство коммерческих сетей 5G начнется не ранее 2020 года.