По оценкам аналитиков, в 2018 году к Интернету в мире будет подключено около 5 млрд устройств. А по данным компании Cisco, к 2020 году их число вообще превысит 50 млрд. Поскольку население нашей планеты составляет всего лишь 7 млрд человек, логично предположить, что хотя бы часть этих устройств не является личными смартфонами или планшетами. Так что же это? Это — тот самый Интернет вещей. Правда, пока говорить о концепции «Интернет вещей» (IoT — Internet of Things), которую в Qualcomm называют на свой лад — «Интернет всего» (IoE — Internet of Everything), как о явлении массовом все же преждевременно — сегодня в мире есть только отдельные решения и проекты подобного рода. До состояния зрелости этой концепции необходимо пройти определенный этап эволюции. Тем не менее, как считают специалисты, индустрия в самое ближайшее время может столкнуться с несколькими основополагающими проблемами, присущими всем новым технологиям.
Поэтому, по мнению Юлии Клебановой, вице-президента компании Qualcomm по развитию бизнеса в Восточной Европе, уже сейчас важно предопределить, какие новые модели использования интернет-вещей появятся в будущем, и на базе этого футуристического прогноза выстроить направления развития и стандартизации технологий. Впрочем, некоторые из них лежат, что называется, на самой поверхности и просматриваются невооруженным глазом. Qualcomm выделяет три основные области, вокруг которых будет строиться Интернет вещей и которые подразумевают совершенно разные направления стандартизации и развития самих технологий.
Во-первых, это сбор информации с большого количества разного типа датчиков, предназначенных для учета расхода газа, воды, электричества и тому подобного. Сеть, объединяющая подобные устройства, не должна обладать высокими параметрами, так как датчики включаются редко и генерируют небольшой объем трафика в течение короткого промежутка времени. Главное, чтобы канал связи был достаточно надежным и дешевым для потребителя, как, впрочем, и сами датчики. К тому же такие представители Интернета вещей должны иметь надежные источники питания, не требующие частой замены — никому не хочется заряжать счетчик воды раз в месяц. Для того чтобы эта технология стала массовой, необходимо, чтобы были выработаны единые стандарты и за счет массового выпуска оптимизированы цены.
Вторая точка кристаллизации, вокруг которой, по мнению специалистов Qualcomm, будет концентрироваться Интернет вещей, — это управление различными объектами движения, включая автомобили, летательные аппараты, а также манипуляторы, в том числе и медицинские. В данном случае ситуация совсем другая: при относительно небольшом количестве устройств на первый план выступают такие параметры, как надежность, масштабируемость, безопасность и малые временные задержки сети – гораздо меньшие «пинги», чем могут предложить существующие сегодня каналы связи. Решение подобных задач потребует интенсивного использования дорогих частотных ресурсов, также понадобится оптимизировать и стандартизировать технологии надежности и безопасности.
И наконец, наверное, одно из самых ресурсоемких и, соответственно, дорогих для операторов направлений – это одновременная трансляция высокоемких потоков информации, например в набирающем силу формате 4К, большому числу пользователей, находящихся к тому же на очень ограниченной территории. Пример — трансляции повторов на стадионах.
Для реализации подобных проектов потребуется как удешевление самих пользовательских устройств, так и оптимизация стоимости частотного ресурса для операторов. Первые шаги в этом направлении уже делаются. Например, коммерциализируется технология LTE Broadcast, которая позволяет практически неограниченному количеству пользователей получать живые телетрансляции в высоком разрешении, используя намного меньше сетевых ресурсов, чем в случае привычной модели передачи контента по LTE.
Как видно из приведенных примеров, коммуникационная основа IoE должна масштабироваться от десятков бит в секунду до миллиардов бит в секунду при подключении большего количества устройств. Ее пропускная способность должна увеличиваться для работы приложений, требующих высокой производительности сети (систем видеонаблюдения, мобильных вычислений) и снижаться для работы М2М-коммуникаций.
Сегодня основными беспроводными интерфейсами для подключения разнообразных устройств к Сети являются LTE, Wi-Fi и Bluetooth. Останутся они таковыми и в будущем, но для обеспечения стабильной и надежной работы IoE-инфраструктуры, по мнению Qualcomm, нужна значительная модификация всех этих трех стандартов беспроводной связи.
В качестве базовой технологии при создании архитектуры Интернета вещей будет выступать LTE, но это будут уже релизы 13 и 14 данного стандарта, в которых пропишут новые сценарии использования этой технологии. При использовании LTE потребуется решить две диаметрально противоположные задачи – организовать передачу ресурсоемкого контента, что требует увеличения производительности сетей, и создать низкоскоростные и энергоэкономичные подключения.
В первом случае при высокой нагрузке может быть задействована технология LTE Advanced, предусматривающая использование агрегации нескольких несущих частот. Подобные решения уже работают у 115 операторов в 50 странах мира — существующие сегодня коммерческие сети LTE-A обеспечивают нисходящую скорость передачи данных до 450 Мбит/c при объединении трех несущих частот.
В тех случаях, когда высокие показатели не требуются, например для подключения к Cети простых устройств типа датчиков на скорости до 1 Мбит/c, предполагается применение LTE-M. Ожидается, что такая возможность (LTE Cat.0) будет прописана уже в следующем, 13-м релизе стандарта. Для организации таких низкоскоростных подключений будет задействован полудуплексный режим работы в узком спектре с использованием одной антенны. Подобные решения будут отличаться дешевизной и энергоэкономичностью, что должно обеспечить их массовое использование.
Также для низкоскоростных подключений в местах с высокой плотностью размещения IoE-устройств на частотах ниже 1 ГГц предполагается использовать стандарт Wi-Fi 802.11ah, обеспечивающий скорость от 150 Кбит/c до 78 Мбит/с. Разрабатываются и другие стандарты Wi-Fi, которые должны значительно повысить пропускную способность беспроводных сетей. Тот же 802.11ac обеспечивает втрое большую пропускную способность, чем 802.11n, и работает в более свободном диапазоне 5 ГГц.
Еще один путь повышения производительности – использование одной несущей для передачи данных сразу на три устройства, что увеличивает емкость сети примерно в 2,5 раза. Такая возможность реализована в 802.11ac MU-MIMO. Эта модификация (а затем и 802.11ax) обеспечивает скорости в несколько гигабитов в секунду, что подходит для использования вне помещений (например, на массовых мероприятиях).
Также гигабитные потоки способна обеспечить и технология 802.11ad, предусматривающая задействование нелицензируемого диапазона 60 ГГц. Благодаря использованию части нелицензируемого спектра LTE-U способен вдвое увеличить емкость и дальность сигнала по сравнению с Wi-Fi. Такие частоты к тому же имеют высокий коэффициент отражения от препятствий, например от стен, что делает их предпочтительными для использования в подвалах и других сложных условиях.
Кроме того, особое значение придается конвергенции LTE с беспроводными сетями малого радиуса действия (Wi-Fi и Bluetooth), что позволит разгрузить существующую телекоммуникационную инфраструктуру и обеспечит более высокий уровень отказоустойчивости и безопасности подключений. Сама технология Bluetooth также претерпит некоторые изменения — в частности, в следующем ее релизе планируется увеличить дальность действия с нынешних стандартных 7 метров до 30. IoE предполагает большое разнообразие сценариев подключения, поэтому во многих случаях Wi-Fi и Bluetooth будут органично дополнять LTE.
⇡#Мы будем жить теперь по-новому!
Одновременно с решением частотных проблем многие компании сегодня озабочены и поиском новых транспортных технологий для Интернета вещей. Но и это еще не все. После развития технологий настанет черед новых беспроводных сервисов, что также требует определенного планирования уже сегодня.
В Qualcomm считают, что широкое распространение получит технология device-to-device, (D2D), предусматривающая обмен информацией между устройствами напрямую, без подключения к сетевой инфраструктуре. К ней вплотную примыкает технология взаимного обнаружения и опознания устройств, для которой могут быть задействованы LTE Direct, Bluetooth Smart Beacons и Wi-Fi Aware. Так, с помощью LTE Direct можно «узнавать» цифровые устройства, что открывает широкие возможности для таргетированной рекламы, навигации и тому подобного. Здесь также можно упомянуть Bluetooth-маяки, которые смогут уведомлять владельцев персональных устройств о всевозможных акциях и специальных предложениях в заведениях, расположенных поблизости. А Wi-Fi Aware поможет запеленговать находящиеся рядом аналогичные беспроводные устройства и найти, например, партнеров по видеоиграм и так далее.
Описанные выше решения будут востребованы в самых разнообразных областях нашей жизни. Это и «умный город», «умный дом», автомобильная индустрия, носимые устройства, здравоохранение.
Qualcomm, имея за своими плечами 30-летний опыт создания беспроводных устройств, по праву занимает стандартизирующую роль в развитии технологий, необходимых всему рынку IoE. Она участвует в различных отраслевых альянсах (AllSeen) и взаимодействует с разнообразными стандартизационными организациями (IEEE, 3GPP). Одновременно с этим Qualcomm находится в постоянном тесном контакте с большим количеством компаний, среди которых ведущие производители смартфонов и потребительской электроники, автомобилей и медицинского оборудования.
К настоящему времени на рынок поставлены сотни миллионов IoE-устройств, в которых используются технологии Qualcomm. Cреди них, например, камера GoPro Hero4, некоторые модели телевизоров от Samsung, Sony, Panasonic, приставки Xbox One и PS4.
Одно из направлений, где Qualcomm достигла значительных успехов, – «умный автомобиль». Более 20 млн подключенных к Сети автомобилей во всем мире, включая машины таких известных марок, как BMW, Audi и General Motors, оснащены LTE- и 3G-модемами компании. Специально для автомобильной индустрии Qualcomm разработала процессор Snapdragon 602A. Кроме того, для подключения автомобильной электроники к внешним сетям связи компания предлагает модемы Snapdragon X5 LTE и X12 LTE. Первый, предназначенный для использования в общедоступных моделях, обеспечивает передачу данных вверх на скорости 75 Мбит/с и вниз — 300 Мбит/с, второй, рассчитанный на авто премиум-класса, немного пошустрей — он поддерживает скорости обмена в 150 и 450 Мбит/с соответственно.
Также для работы в составе автомобильной электроники Qualcomm предлагает 2-канальное решение для беспроводной связи VIVE, поддерживающее Wi‐Fi и Bluetooth, беспроводное зарядное устройство HALO и усовершенствованную систему навигации Izat, обеспечивающую прием сигналов не только со спутников, но и от ближайших Wi-Fi-точек, что гарантирует повышенную точность навигации.
В самой Qualcomm смотрят в будущее с нескрываемым оптимизмом. Хотя Интернет вещей находится еще в зачаточном состоянии, уже в 2014-м финансовом году выручка компании от реализации технологических решений на этом рынке достигла $1 млрд, и ожидается, что в 2018 году этот показатель составит более $5 млрд.
Если говорить о ближайшей перспективе, то предполагается, что в этом году более 10 % общей выручки Qualcomm придется на зарождающийся рынок IoE.