А.А. Бахтин: «Сотрудничество с Huawei интересно вдвойне»

В конце марта кафедра телекоммуникационных систем (ТКС) НИУ МИЭТ отметила свое 20-летие. Предлагаем Вашему вниманию интервью с заведующим кафедрой ТКС, которое будет опубликовано в ближайшем выпуске журнала «ИНверсия-МИЭТ» от 5 апреля. Поздравляем коллектив под руководством А.А. Бахтина с юбилеем и желаем ярких профессиональных успехов в научной и образовательной деятельности!

5G не пройдет МIMO

Представители крупнейшей компании в сфере ИКТ-решений Huawei в конце февраля посетили МИЭТ и приняли участие в открытой конференции. Основной темой визита стала совместная работа по развитию технологий связи нового поколения – 5G. Об итогах встречи, развитии телекоммуникаций и первой в России базовой станции 5G, которую создают в МИЭТе, мы поговорили с заведующим кафедрой телекоммуникационных систем (ТКС) Александром Александровичем Бахтиным.

– Александр Александрович, Huawei ведь не впервые приезжает в наш университет. Какова была цель этого визита?

– Действительно, МИЭТ уже давно дружит с компанией Huawei, и, более того, некоторые преподаватели с нашей кафедры работают в их российском офисе. Студенты проходят там практику, самые усердные остаются впоследствии работать в штате компании. До февральской встречи основная цель сотрудничества состояла в обучении и наборе кадров, но сейчас нам хочется перейти на новый уровень отношений – попробовать себя в работе над совместными проектами.

– Эти проекты в основном будут связаны с 5G?

– Не только, но, безусловно, это направление приоритетно. В Huawei стандарт связи 5G уже реализовали, поэтому нам как разработчикам одной из первых российских базовых станций 5G сотрудничество с Huawei интересно вдвойне.

– А как давно ТКС работает над созданием базовой станции 5G?

– Разработка приемопередающей аппаратуры была начата в 2017-м году. Индустриальным партнером выступило АО «УПП «Вектор», которое на основании полученных нами результатов будет выпускать продукцию. В настоящий момент ведутся исследования в области обработки сигналов, множественного MIMO, сетевого взаимодействия. Планируется получить величину суммарной задержки распространения и обработки пакета не более 1 мс, что является результатом мирового уровня. На кафедре есть абонентская и базовая станции в некотором приближении. Так как новый стандарт только появляется, мы, соответственно, тоже находимся в начале пути.

– Чем 5G принципиально отличается от своего предшественника, 4G?

– Главное отличие в скорости. Стандарт 5G подразумевает достижение сверхвысокой пропускной способности и сверхмалой задержки при передаче информации.

– Говорят, что этот стандарт станет главным толчком к развитию Интернета вещей. Так ли это?

– Интернет вещей, так называемый IoT (Internet of Things), в России и при 4G прекрасно развивается. Сегодня мы наблюдаем его внедрение во всех отраслях: в образовании, в транспортном сегменте, в здравоохранении и т. д. Если Вам приходилось, например, проезжать по ночному городу на машине, то Вы наверняка замечали, что светофоры ночью работают «по ситуации»: при свободной дороге красный свет может вообще не загореться. Это и есть Интернет вещей, который с помощью датчиков и камер, без участия человека, может сам определить, когда и как нужно регулировать движение. С развитием скорости передачи данных, которую обеспечит 5G, значение Интернета вещей, безусловно, вырастет в десятки раз.

– Станут ли с 5G реальностью умные дома и беспилотные автомобили?

– Умные дома – это классический Интернет вещей. Вы можете прямо сейчас приобрести набор датчиков, установить их у себя дома и сделать таким образом его умным. Дальше просто будет расти область внедрения IoT. А вот с беспилотными автомобилями дело обстоит сложнее. Я убежден, что в ближайшем будущем никто не даст права на принятие решений облачным технологиям. Реакция машины должна быть практически мгновенной (быстрее, чем у человека), пока добиться этого не удалось.

Попытки внедрить беспилотный транспорт предпринимались неоднократно, но даже одна авария с беспилотником – это сильный удар по репутации компании и большая трагедия для человека. Пару лет назад беспилотный автомобиль Volvo из таксопарка Uber насмерть сбил пешехода, который переходил дорогу в неположенном месте. Машина не успела сориентироваться, т. к. ее датчики запрограммированы ездить по правилам, а камера обзора ночью не заметила препятствие. С тех пор Uber отказался от беспилотных такси.

Реальные возможности сегодняшнего дня – это обмен данными между транспортом для повышения безопасности. Протоколы для этого уже имеются – на бумаге они существуют около пяти лет, а работать над ними начали приблизительно десять лет назад. Применяются они сегодня в основном только в сфере диагностики. Когда вы приезжаете в автосервис, специалисты подключаются к вашему автомобилю и считывают информацию с датчиков. Получается наглядная картина состояния машины.

– Вытеснит ли 5G привычный нам Wi-Fi?

– WiMAX, LTE, 4G – это маркетинговые аббревиатуры, за которыми стоят стандарты. В случае с Wi-Fi – это группа стандартов 802.11, которые постоянно улучшаются. Так что Wi-Fi не умрет, а просто будет видоизменяться.

Уже существует Wi-Fi со скоростью до нескольких десятков Гбит/с, но это только на небольших расстояниях. Широко используются стандарты 802.11 (n и ac), которые позволяют иметь скорость в 300-400 Мбит/с за счет применения технологии MIMO. Наверное, до реализации общемирового стандарта, который затмит остальные беспроводные решения, технологически еще далеко. Во всяком случае, пока 5G не подходит на роль универсального способа передачи информации.

– Вы уже второй раз упоминаете MIMO. Что это такое?

– Множественный вход и множественный выход (прим. автора: от англ. Multiple Input Multiple Output). Грубо говоря, это антенна, у которой на каждый излучатель подается разная информация. За счет этого и получается передавать больше данных. MIMO – это один из компонентов 5G.

– Это что-то наподобие цифровых антенных решеток (ЦАР)?

– Нет. В цифровой антенной решетке сигнал подвергается аналого-цифровому преобразованию, но с ее помощью можно передавать только один информационный канал. В MIMO же передаются несколько информационных каналов. Представьте себе водопроводную трубу, по которой течет вода. Мы эту воду берем и понимаем, что ее недостаточно. Тогда мы что делаем? Просто устанавливаем еще три точно такие же трубы и пускаем в них воду. Это позволяет нам получать объем воды в четыре раза больше. Условно говоря, это и есть принцип работы MIMO.

В скором времени в системы мобильной связи придет несколько иная технология – фазированных антенных решеток (АФАР). Пока она дороговата для рабочих решений, но использование массива MIMO – большая предпосылка к АФАРам.

– Когда ожидается коммерческая реализация стандарта 5G?

– Европейцы запланировали разработку оборудования на текущий год. Первую коммерческую сеть они запустят любо в конце 2019-го, либо в начале 2020-го года. Тогда и протестируют. Американцы уже запустили сеть пятого поколения на базе оборудования Huawei и разработок собственных компаний. Ну и сам Huawei, а также ZTE располагают оборудованием 5G, о чем стало известно еще в прошлом году. Наши операторы тоже пытаются развертывать новые сети. В МТС для этих целей использовали оборудование Huawei, а в Мегафоне – Nokia.

– Когда 5G выйдет на массовый рынок?

– Пока сети нет, имеются только несколько тестовых зон. Одна, по-моему, развернута в Казани. Также этим активно занимаются в Сколково. Ни о какой коммерческой эксплуатации речи пока не идет. Операторы в таких больших объемах ничего не закупали, только присматриваются.

Еще раз повторю, стандарт Release 15 3GPP (прим. автора: англ. 3rd Generation Partnership Project – консорциум, разрабатывающий спецификации для мобильной телефонии), которым как раз и характеризуется 5G, вышел еще в прошлом году, и технологически реализованы только предтечи стандарта – предстандарты. Насколько они соответствуют критериям нового поколения сетей, нужно смотреть по документации. Согласно дорожной карте 3GPP в отношении 5G, 19-й год – это разработка, 20-й – запуск пилотных зон. И только с 21-го года оборудование будет подготавливаться к продаже. Так что раньше 25-го года каких-то «серьезных» сетей мы, скорее всего, не увидим. Хотя сегодня технологии развиваются так быстро, что даже к моменту публикации этого интервью ситуация может кардинально поменяться.

– То есть можно не спешить менять смартфон на поддерживающий 5G?

– Как только придут «большие» сети, устройства с поддержкой нового стандарта наводнят рынок очень быстро. Поэтому мимо 5G вы не пройдете. Другое дело, что ощутимого преимущества вы сразу не увидите. Имеющиеся сети и так нормально справляются с нагрузками от рядовых пользователей. Сразу эффект оценят лишь представители бизнеса, которым важно передавать огромное количество данных. Наши друзья из Huawei, например. Или другие специалисты в области телекома.

5G, конечно, позволит вам скачивать десятигигабайтные фильмы за секунды, но реально испытать преимущества новой технологии мы сможем лишь с появлением новых продуктов и задач. Это могут быть всяческие виртуальные реальности или же удаленное управление сложными объектами, например, роботами. Нам для оценки преимуществ 5G необходимы сервисы и технологическая реализация: если мы говорим про VR, то нужен контент, если говорим про авто, то нужен умный автомобиль и так далее.

– А что будет после 5G?

– Вероятнее всего, 6G. И об этих возможностях я сейчас могу разве что фантазировать. Наверное, на 6-м поколении мобильной связи даже пицца на студенческую тусовку будет прилетать на беспилотном летательном аппарате. И стучаться она будет не в дверь квартиры, как сейчас курьер, а сразу в окно – на гостеприимную кухню с шумной компанией.

***

Кафедра ТКС предлагает студентам МИЭТа оборудование для выполнения выпускных квалификационных работ, стартапов или для реализации собственных идей. Обращайтесь в аудитории 4226а (преподаватель – А.Г. Тимошенко), 4231 (Е.В. Омельянчук, А.Ю. Семенова), 4218 (А.С. Волков), 4219 (А.В. Шарамок).

Дополнительная информация:

Интернет вещей – это концепция сети, в которую можно объединять вещи: холодильник, кофеварку, телевизор, автомобиль. Даже неэлектронные предметы будут подключены к сети. Для этого на них будут закреплять датчики. За счет миниатюризации датчиками можно будет оснащать даже продукты. Для развертывания Интернета вещей понадобится глобальная беспроводная сеть.

5G – от англ. fifth generation, пятое поколение мобильной связи. Это следующий шаг в мобильных технологиях. С приходом 5G нынешние сети LTE станут такими же медленными, каким сейчас кажется 3G. У сетей пятого поколения еще нет единого стандарта.