Как телематические блоки управления с поддержкой сетей 5G в миллиметровом диапазоне позволяют реализовать новые возможности для автомобилей

Уже в самом ближайшем будущем мы станем свидетелями новой волны технологий для подключенных автомобилей, которые позволят реализовать новые возможности, начиная с решений безопасности, предупреждающих о возможных аварийных ситуациях во время движения, до технологий, позволяющих пассажирам виртуально находиться на концерте любимого исполнителя в комфортном салоне собственного автомобиля. Чтобы пользоваться всеми этими возможностями во время движения, автомобили должны быть оснащены телематическими блоками управления (telematics control unit, TCU), способными обеспечить еще более быструю передачу данных к автомобилю и от него.

С развитием TCU, позволяющих реализовать самые разные задачи в автомобиле, все более важное значение приобретают коммуникационные технологии, которые способны передавать еще большие объемы данных на еще более высоких скоростях. В 2019 году Samsung Electronics представила первый в мире телематический блок управления, подготовленный для работы в сетях 5G, а сегодня компания обратила внимание на технологии миллиметрового диапазона сетей 5G (mmWave). Когда дело доходит до предоставления водителю большого объема дорожной информации в режиме реального времени и внедрении сервисов подключенных автомобилей, важнейшим фактором становится способность сетей 5G mmWave обеспечить передачу больших объемов данных на высоких скоростях.

Ультравысокие скорости, ультранизкие задержки и ультраширокие сетевые возможности для современных подключенных автомобилей

Телематические блоки управления позволяют предоставлять водителю информацию о дорожных условиях и используют высокоскоростное подключение к Интернету для отображения высококачественного контента. В процессе разработки модулей TCU с поддержкой сетей 5G инженеры Samsung пришли к выводу, что технологии 5G mmWave, позволяющие уменьшить сетевые задержки при передаче данных до минимума и способные охватить сразу множество транспортных средств, будут необходимы для обеспечения быстрой связи между автомобилями, пешеходами и объектами дорожной инфраструктуры.

Технологии 5G mmWave работают с полосой пропускания от 100МГц до 1 ГГц, что более чем в десять раз превышает используемые сегодня полосы пропускания в 5-100 МГц, которые доступны в большинстве решений беспроводной связи, работающих в диапазоне ниже 6 ГГц. Компания Samsung, с самого начала осознавшая безграничные возможности миллиметрового спектра, приступила к передовым исследованиям в области высокоскоростной цифровой передачи данных на сверхвысоких частотах еще в 2009 году и вот уже более 10 лет работает над тем, чтобы сделать технологии 5G реальностью.

Благодаря этим усилиям использование более широкой полосы пропускания, доступной при работе в диапазоне mmWave, позволяет быстрее передавать большие объемы данных. В результате пользователи могут беспрепятственно получать дорожную информацию в реальном времени, а также поддерживать связь между транспортными средствами. Однако для работы этой технологии необходимо специальное дифференцированное позиционирование антенны и особый подход к дизайну блока TCU, который бы обеспечивал стабильное соединение даже в условиях высоких потерь проникновения, распространения и несмотря на ту легкость, с которой препятствия снижают уровень сигнала.

Скоростная передача больших объемов данных за счет использования диапазона mmWave и технологии формирования луча (Beamforming)

Для эффективной передачи и приема данных в миллиметровом диапазоне сетей пятого поколения инженеры Samsung использовали антенную решетку с технологией формирования луча. Эта технология позволяет сконцентрировать антенные лучи в определенном направлении для увеличения мощности передаваемого сигнала. Подобный прием сводит к минимуму нежелательные помехи, увеличивает зону покрытия в режиме передачи и позволяет отправлять и получать данные на сверхвысоких скоростях за счет более стабильных соединений и более быстрой передачи, даже когда транспортное средство находится в движении. Для достижения этого, Samsung провела множество экспериментов и масштабных испытаний, прежде чем разработать оптимальный дизайн и, в конечном итоге, представить телематический блок управления с поддержкой сетей mmWave 5G.

Телематический блок управления автомобильного применения с поддержкой сетей mmWave 5G, разработанный компанией Samsung Electronics

Compact Macro, базовая станция Samsung для работы в диапазоне mmWave, получила 1024 антенных элемента и поддерживает максимально четкое и точное формирование лучей. Работающая в сетях 5G, базовая станция Compact Macro обеспечивает высококачественное подключение даже для автомобилей, перемещающихся на скорости 200 км/ч, тем самым предлагая пользователям все преимущества мобильных сетей 5-го поколения.

Технология формирования лучей была оптимизирована в ходе полевых испытаний, при которых эти инновации использовалась в реальных автомобилях. Инженеры улучшили конструкцию теплоотвода и провели испытания на потребление энергии и тепловое излучение, чтобы убедиться, что телематический блок управления будет работать даже при экстремальных температурах.

Антенная решетка с поддержкой технологии формирования лучей

Телематические блоки управления с поддержкой диапазона mmWave 5G

Антенные решетки с технологией формирования лучей, используемые в сетях 5G mmWave, как предполагается, помогут создавать решения с огромным потенциалом. С началом коммерциализации автомобильных блоков TCU с поддержкой диапазона mmWave 5G, быстрая и стабильная связь позволит реализовать совершенно новый пользовательский опыт в автомобиле и предложить новые сервисы. Более того, помимо расширенных сервисов для обмена данными между автомобилем и другими объектами дорожной инфраструктуры (V2X, Vehicle to Everything), новые технологии сделают эксплуатацию автомобиля еще более безопасной и увлекательной.

Одна из самых долгожданных автомобильных технологий, которая становится еще ближе к реальности с появлением телематических блоков управления с поддержкой mmWave 5G, – это полностью автономное вождение. Поддержка коммуникаций в режиме реального времени без задержек в передаче данных позволяет автомобильным системам заранее узнавать о дорожных условиях и быть готовыми к различным неожиданным ситуациям. Кроме того, новые технологии могут использоваться для организации движения в колоннах или для дистанционного управления беспилотными автомобилями. В тех случаях, когда водитель сам управляет своим автомобилем, служба быстрого предупреждения о рисках и дорожные изображения высокой четкости, передаваемые со сверхнизкими задержками, помогут сделать управление автомобилем еще более безопасным.

Развитие этих технологий сулит новые преимущества и для пассажиров, которые получат более широкие возможности для доступа к развлечениям. Благодаря технологиям mmWave становится возможным онлайн-стриминг видео в формате UHD 8K для каждого пассажира в такси или в автобусе. Кроме того, новые решения предлагают пользователям доступ к самому разному контенту: они позволяют запускать игры, смотреть прямые трансляции концертов или спортивных мероприятий, а также обеспечивают доступ к другим, принципиально новым сервисам, использующим технологии виртуальной и дополненной реальности.