Rychlost blesku, nečekané zatáčky a progresivní posun vpřed – s tím vším se můžeme setkat na cestě ke společné mobilní budoucnosti, zejména pak v případě, kdy se do našich rukou dostává stále více a více přenosných zařízení. Výrobci nejrůznějších nástrojů se svým neobyčejně velikým a dostupným potenciálem nepřetržitě vyhledávají polovodičová a také softwarová řešení, kterými by podpořili další „vražedné“ produkty či aplikace typu „nemohu bez toho žít“ se zaměřením na konkrétní skupiny zákazníků. Na opačném konci zase stojí provozovatelé sítí, dožadující se technologií, se kterými by uspokojili „po datech lačnící“ aplikace, které si koncoví spotřebitelé na svých kapesních zařízeních tolik žádají. Dostáváme se tak ke dvěma „životně důležitým kouskům skládačky“ se kterou zažehneme následující generace mobilního rozmachu a přeneseme se tak do toužebně očekávané mobilní budoucnosti. Jedná se o

• čipy,

které zlepší dosahované možnosti zařízení a

• sítě,

které taková zařízení zase vhodně podpoří.

Na pozadí tohoto výjevu pak výrobci polovodičů vyvíjejí technologie, ve kterých se snoubí zákaznické a také síťové požadavky se všemi náležitostmi v otázce šířky pásma, zpracování, výkonu a propojitelnosti. Pojďme tedy prozkoumat čipy, které budou „pohánět“ struktury pro komunikaci budoucnosti a také polovodičová řešení, která zase podpoří síťový potenciál zítřka.

Použité čipy – stavíme na osobitých dojmech

Výrobci zařízení se honí za svatým grálem v podobě nekompromisních řešení typu „vše v jednom“ pro mobilní trhy – uživatelé totiž budou vždy prahnout po systémech, které sednou jejich vlastním potřebám, přičemž od OEM společností se bude čekat, že takové požadavky pokaždé také naplní. Aby se tak mohlo stát, spočine skutečné odlišení jednotlivých mobilních zařízení právě v softwarovém vybavení, běžícím na aplikačním procesoru, který často pomáhá definovat koncový produkt. Nesmíme však zapomenout ani na stejně důležité součástky uvnitř mobilních telefonů, určené k zajištění propojitelnosti, protože přemosťují určitou propast mezi samotným zařízením a zbytkem světa.

Do budoucnosti přenesou komunikační zařízení trendy, spojené s aplikacemi a jejich zpracováním

Aplikační procesory si již dnes žádají rychlejší a pokrokovější řešení, resp. rozšiřitelné investice pro den zítřejší. Zejména pak diskrétní aplikační procesor v rámci čipu, odděleného od modemu, skýtá pro výrobce mobilních zařízení možnost, jak rychle a také efektivně odstupňovat software a zajistit tak jedinečné vlastnosti, se kterými splníme různorodé požadavky trhu. Získáváme tak potřebnou míru flexibility, se kterou vyhovíme požadavkům úplné produktové palety s ohledem na dosahované parametry a také výkon.

Aplikační procesory rovněž symbolizují zásadní volání po činech, které se ozývá napříč celým světem mobilních technologií: Se špičkovými parametry musí jít na každý pád ruku v ruce malá vlastní spotřeba – nelze obětovat jedno za druhé. Optimální rovnováha následující generace aplikačních procesorů mezi spotřebou a dosahovanými parametry se již brzy promítne do rysů živých – mobilních systémů v podobě bezdotykových gest, 3D HD (High Definition) videa, interaktivního zobrazování aj.

Tak například, nové „mobilní“ závazky typu Natural User Interactions (NUI) od základu změní spojení mezi konkrétním zařízením a zbytkem světa. Standardní 2D kamera bude sledovat a následně rozpoznávat pohyby těla a také gesta na samotném zařízení, takže umožní bezdotykovou komunikaci, třeba mávnutím rukou. Zkvalitnění prostorového videa a zobrazovacích technik zase pomůže změnit způsob, kterým zákazníci zachytávají či zobrazují daný obsah. Každodenní 2D obrázky se změní na interaktivní 3D – HD vzpomínky. Sdílení informací se přesune od prostého, osobního „one-to-one“ k rozšířenému „one-to-many“ a z tradičních telefonů se tak díky rozpoznávání tváře, loga či předmětu postupně stanou datová epicentra. Nadcházející aplikační procesory pak tyto schopnosti přetransformují z pouhého navrhovaného plánu do skutečného života, čímž docela poupraví způsob uživatelů žít život tzv. „v pohybu“ (on the go).

Propojitelnost přemostí propast mezi zařízením a zbytkem světa

Podobně jako v případě zákaznických požadavků ve věci špičkových parametrů a malé vlastní spotřeby se rovněž setkáváme se stále rostoucími požadavky v otázce propojitelnosti mobilních zařízení. Technologie Bluetooth®, GPS, FM rádio a mWLAN (mobile Wireless LAN) podporují přenosnost, protože nabídnou přídavné informace včetně širšího rozsahu propojení. Podobně jako aplikační procesory budou muset i tyto technologie za přijatelnou cenu zajistit docela robustní schopnosti, přičemž zároveň nezkrátí výdrž bateriového zdroje, nedegradují mobilní služby či nezhorší dosahované parametry.

Řešení pro kombinovanou propojitelnost („Combo“), integrující jednu nebo také více mobilních, vysokofrekvenčních technologií na jediný čip, nadále v odpovědi na požadavky zákazníků či koncových zařízení prokazují svůj význam. Multi – rádiové systémy Combo šetří místo, minimalizují spotřebu a redukují celkové náklady na použitý materiál – ve výsledku tedy šetří i náklady systémové a ještě k tomu zjednodušují výrobní proces. Nejnovější kombinovaná řešení poskytují díky až čtyřem technologiím na jediném čipu ještě větší rozsah funkcí, mohou být až 50x menší a 30x levnější, budeme – li srovnávat se samostatnými, resp. předcházejícími přístupy. Jestliže máme takový rozmach dostupný již dnes, co teprve zítra! Co budeme mít k dispozici díky novým mechanismům v otázce sdílení a komunikace? Zkuste si to představit!

I při návrhu kombinovaných řešení pamatujeme na úsporné vlastnosti. Znamená to, že procesory zajišťujeme management komunikačního toku, takže máme na starosti veškerou zátěž v souvislosti s příslušnými komunikačními technologiemi. Až na případy, kdy bude nezbytná komunikace s rozsáhlejším systémem, pracují zařízení nezávisle na host procesoru. Ve výsledku tak mohou host i další funkce mikrotelefonu zůstávat v nízkopříkonových režimech, zatímco kombo řídí úlohy, spojené s komunikací, takže šetříme energii a prodlužujeme výdrž bateriového zdroje mezi jednotlivými nabíjecími cykly.

Zvyšte své požadavky – posilujeme síťové možnosti s ohledem na podporu zákazníků a jejich rostoucí potřeby

Příval mobilních dat z titulu všech těch nových mobilních telefonů a také aplikací stojí za celou řadou změn napříč bezdrátovými sítěmi. Nejzřetelnější změna spočívá v přechodu ze sítí 3G na 4G, které budou stát za výrazným navýšením v oblasti doručování bezdrátových dat. Ani to však nestačí pro podporu vzrůstu, odhadovaného na více než 100 % / rok během několika příštích let. Vedle nasazení 4G budou muset operátoři dále zapracovat širší spektrum základnových stanic, zasahující od makrobuněk, dominujících nynějšímu rozmístění až po pikobuňky a femtobuňky, jen aby vyhověli nadcházejícím požadavkům ve věci kapacity.

Heterogenní síťování

Název, používaný k popisu této nové bezdrátové sítě se spoustou odlišně dimenzovaných a zacílených základnových stanic, je „heterogenní síťování,“ protože síť se zde bude skládat z různorodých elementů. Co je však ještě důležitější, síť se bude skládat z přesahujících vykrývacích zón s makro základnovými stanicemi pro zajištění širokého pokrytí signálem a menších základnových stanic s podporou větší kapacity a také cílených ploch s vysokým činitelem využití. Jedná se tedy o novou výzvu pro danou oblast, jelikož plánování sítí ve většině případů sestává z přizpůsobení rozhraní mezi plochami buněk na hranicích makrobuněk.

Inteligentní sítě se schopností optimalizace sebe sama

Model heterogenního síťování bude ještě více připomínat „matrixové“ rozestavení, přičemž všechny rozdílné síťové prvky zde pracují společně a ještě si „uvědomují“ sebe navzájem. Taková nová síť bude vyžadovat schopnost optimalizace sebe sama - jakmile tedy uvedeme do provozu nové základnové stanice, může docházet k automatickému přizpůsobení či adaptaci okolních základnových stanic. Operátoři tak budou moci v přesně stanovených oblastech jednoduše a také rychle zapracovat potřebná vylepšení v otázce kapacity.

Základnové stanice malých buněk

Kritickou součást heterogenního síťování tvoří rozvoj základnových stanic pro malé buňky (buňkou zde přitom rozumíme velikost plochy, pokryté signálem). Pro takové menší základnové stanice se uchytilo hned několik nových jmen – femtobuňka, super femtobuňka, pikobuňka či podnik. Bez ohledu na ustálený způsob pojmenování však budeme zcela jistě hovořit o snížených nákladech, rozměrech a také jednoduché instalaci. Budeme zároveň vyžadovat podporu jak vnitřního tak i venkovního pokrytí a také obousměrnou spolupráci s okolními síťovými prvky.

Obr. 1: Dopad malých buněk na celkovou síťovou architekturu

Vývoj digitálních signálových procesorů

V současných makro základnových stanicích se zpravidla setkáváme s vůbec nejmodernějšími digitálními signálovými procesory (DSP) ve spojení s dalšími, nezbytnými prvky. Přesun směrem k menším buňkám si pak bude ve věci DSP žádat spíše SoC (System-on-Chip) architektury, zajišťující všechny požadavky na zpracování stran pokročilé bezdrátové signalizace 4G, stejně jako potřebnou flexibilitu a také programovatelnost, nezbytnou pro nové prvky sítí s optimalizací sebe sama.

A teď vše dohromady

Spojením inteligentních zařízení se stejně důmyslnými sítěmi zaručíme provoz, bohatý na zážitky, nezávisle na poloze či mobilitě daného uživatele. Zároveň dále poroste hodnota mobilních zařízení – uživatelé totiž zažijí svět, ve kterém již nebudou muset pokládat otázku „slyšíte mě?“ – místo toho se spotřebitelé raději zaměří na přizpůsobení svých systémů a jejich aplikací přesně na míru vlastním potřebám, bez starostí o kapacitu, jak svých zařízení tak i tu síťovou.

Kam směřujeme aneb chytřejší zařízení a sítě s ještě lepší podporou

Návrh mobilních zařízení, od smartphonů až po základnové stanice, vyžaduje hlubší porozumění zákazníkům, jejich očekávání a také definic jejich prožitků. Spotřebitelé očekávají stále více a více ve věci dílčích aplikací, které by mohly jejich mobilní systémy podporovat i všech těch přehrávačů ekosystému mobilního průmyslu, které by vše krásně podtrhly. Konec konců, požadavky i samotné názory zákazníků jsou tím, co žene průmysl kupředu, takže tím nejdůležitějším. K dosažení úspěchu proto budeme potřebovat klíčovou schopnost rychle a také jednoduše modernizovat produkty, se kterými splníme rostoucí očekávání koncových uživatelů.

Každý čip uvnitř mobilního zařízení slouží svému jedinečnému účelu, stejně tak každá typická vlastnost sítě. Tyto dvě klíčové složky umožňují společné a také jednotné fungování nejrůznějších částí mobilní mašinérie, přičemž budou ve spolupráci pokračovat i nadále, takže nám zajistí přísun dalších „vražedných“ zařízení ve svém oboru. Úspěšná implementace návrhů zítřka bude vyžadovat špičkové polovodičové technologie a také náležité softwarové postupy. S nejlepší možnou nabídkou pak můžeme při spojování s okolním světem budovat ještě osobnější prožitky.

Něco o autorech:

• Dr. Arnon Friedman je marketingovým ředitelem pro strategie a technické postupy v oblasti infrastruktury bezdrátových základnových stanic (TI), kde odpovídá za řízení organizované činnosti, přičemž svým úsilím umožnil TI udržet vůdčí postavení v rámci rozvíjejících se poměrů. Během své 12leté kariéry nabyl četných zkušeností ve věci výzkumu a vývoje magnetického úložiště, DSL či aplikací bezdrátových systémů digitálních spojů. Dr. Friedmann získal titul Ph.D. v oboru teorie komunikace a systémů, resp. obhájil titul bakaláře přírodních věd v oboru inženýrské fyziky na UCSD (University of California San Diego).
• Robert Tolbert má jako direktor v oddělení bezdrátových technologií (TI) na starosti management produktové řady OMAP™, kde odpovídá za vyčlenění cílových trhů, definice produktových map a realizaci strategických marketingových činností v souvislosti s praxí prověřenými aplikačními procesory OMAP od TI. Rovněž zaštiťuje různé aktivity, spojené s propagací či obchodními značkami, příp. řídí obchodní modely produktů OMAP. Díky jeho tvrdé práci se rodina obvodů OMAP stala jedním z nejvýnosnějších standardních produktů v nabídce TI. I za branami TI dosáhl Tolbert velkého úspěchu – časopisem U.S. Black Engineer byl za své zásluhy celonárodně oceněn jako inženýr roku (2008 Black Engineer of the Year for Technical Sales and Marketing).