На сегодняшний день беспроводная (мобильная) связь стала неотъемлемой частью повседневной жизни человека и ключевой составляющей технологического процесса, необходимого для поддержания цифровой трансформации и развития экономики.
Технологии беспроводной связи
По мере развития новых технологий и концепций, таких как промышленная автоматизация, включающая в себя киберфизические системы, Интернет вещей (IoT) и автономный (беспилотный) транспорт, в мире увеличивается число подключенных устройств, число которых в 2025 году может достигнуть 75 млрд, вследствие чего растет потребность в более быстрых и надежных беспроводных соединениях, в том числе NearLink.
О кибербезопасности автономных подключенных транспортных средств Вы можете узнать в нашей статье VK. В сообществе представлены различные материалы из мира информбезопасности, тематические переводы и актуальные новости — подписывайтесь.
В настоящее время самыми популярными технологиями беспроводной связи ближнего действия являются Bluetooth и Wi-Fi, которые играют значительную роль в оптимизации взаимодействия между цифровыми устройствами, предоставляя удобные методы обмена информацией в реальном режиме времени, в различных IoT-системах. Эти технологии обеспечивают быструю передачу данных, низкое энергопотребление и стабильное подключение, расширяя возможности смартфонов, ноутбуков, компьютеров, интеллектуальных домашних устройств, а также производственного оборудования, дополненного программным обеспечением (ПО) и встроенными датчиками. Они улучшают мобильность, повышают уровень коммуникации и способствуют эффективной работе и развитию различных отраслей от медицины и промышленности до «умных» городов и транспортных систем.
С увеличением плотности подключенных к сети мобильных устройств и сценариев их использования, требования к технологиям беспроводной связи ближнего действия становятся все выше. Несмотря на то, что стандарты Bluetooth и Wi-Fi постоянно совершенствуются и развиваются (на сегодняшний день используются версии Bluetooth 5.4 и Wi-Fi 6), они всё же имеют ряд недостатков, основными из которых являются: несовместимость друг с другом, ограниченная скорость передачи данных и высокие задержки. Кроме того, безопасность стандартов требует дополнительных мер защиты передачи и хранения данных.
Производители постоянно работают над улучшением характеристик уже существующих стандартов. Также большое внимание уделяется разработкам новых аналогов технологий беспроводной связи ближнего действия. Так, в сентябре 2023 года китайская телекоммуникационная компания Huawei представила свою версию стандарта NearLink.
Преимущества NearLink Huawei
NearLink Huawei – это новая технология беспроводной связи, специально разработанная для передачи данных на короткие расстояния, которую планируют использовать как альтернативу Bluetooth и частичной замены Wi-Fi. Стандарт представляет собой расширенную гибридную версию «Wi-Fi + Bluetooth», объединив их достоинства в рамках единого набора стандартов, предлагая более высокую скорость передачи данных, низкую задержку и стабильное подключение.
NearLink Huawei обладает следующими преимуществами:
– Потребление энергии снижено на 60% по сравнению с существующими стандартами беспроводной связи (1/3 от Bluetooth и 1/10 от Wi-Fi), что позволяет продлить время работы устройств. Это особенно важно для портативных устройств, таких как смартфоны или планшеты.
– Стандарт функционирует в частотном диапазоне от 2,4 ГГц до 5 ГГц, используя каналы с широкой полосой пропускания до 160 МГц, что позволяет избежать перегрузок и помех от других беспроводных устройств и обеспечить скорость передачи данных до 3000 Мбит/с.
– Время отклика уменьшено до 0,033 миллисекунды, что в 30 раз меньше, чем у стандартных соединений Bluetooth. Такая оперативность, открывает новые перспективы для приложений, требующих мгновенной обратной связи. А подавление радиопомех на уровне 7 дБ обеспечивает более стабильное соединение между различными устройствами.
– Многопользовательская поддержка позволяет осуществить до 10 раз больше одновременных групповых подключений, чем у Bluetooth, что делает технологию оптимально подходящей для плотных сред с несколькими устройствами и построения более сложной интеллектуальной экосистемы «Интернета всего».
Для достижения этих результатов компанией Huawei были разработаны и внедрены инновационные антенные и сетевые технологии. Стандарт включает возможность высокоточного позиционирования для услуг, основанных на определении местоположения. Работа над NearLink была инициирована в качестве ответа на санкционную политику США в отношении Китая и для снижения зависимости китайских производителей телекоммуникационного оборудования от международных стандартов.
Разработка велась созданным в 2019 году одноименным консорциумом NearLink Alliance, который возглавляет компания Huawei. На сегодняшний день Альянс насчитывает более 430 ведущих только китайских технологических компаний и международных предприятий, включая производителей автомобилей, микросхем и модулей, разработчиков приложений, компаний ИКТ-сектора и исследовательские институты, при этом производители чипов/модулей составляют более 24% от всего контингента альянса. Крупнейшими партнерами являются: Hisense, Honor, Lenovo, China Mobile, CAICT, TCL, Vivo, ZTE, Unisoc, Xiaomi, Oppo, Haier, Gree, BYD, Geely и т.д. Из зарубежных партнеров, помощь в запуске проекта осуществляли тайваньский производитель полупроводников Mediatek и французская группа компаний Saint-Gobain.
В ходе работ реализовано два основных режима передачи данных:
- Режим SLB (Standard Link Base) для базового доступа является альтернативой Wi-Fi, который обеспечивает высокую пропускную способность, большую емкость и высокую точность. SLB поддерживает работу с одной или несколькими несущими на нелицензируемой частоте 5 ГГц. Самая узкая полоса пропускания с одной несущей составляет 20 МГц с поддержкой 40/60/80/100/160/320 МГц и схем модуляции, включая QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM и 1024QAM. SLB включает в себя различные технологии, такие как сверхкороткие кадры, многоточечную синхронизацию, двунаправленную аутентификацию, быструю координацию помех, двунаправленное шифрование с аутентификацией и оптимизацию межуровневого планирования. Он объединяет значительное количество технологий 5G, включая полярные коды и коррекцию ошибок на базе асинхронного HARQ (гибридного автоматического запроса повторения), аналогичного 5G, дизайн планирования в частотной области, структуру кадра и т. д. для повышения производительности связи. SLB оптимален для использования приложениями в автомобильной и промышленной сферах.
- Режим SLE (Standard Link Energy) – альтернатива Bluetooth, ориентирован на низкое энергопотребление, низкую задержку и высокую надежность. SLE использует передачу с одной несущей на нелицензируемой частоте 2,4 ГГц, поддерживая полосы пропускания один МГц, два МГц и четыре МГц, а также схемы модуляции, включая GFSK, BPSK, QPSK и 8PSK. SLE поддерживает надежную многоадресную рассылку «один ко многим», интерактивность с малой задержкой четыре кГц, безопасное соединение, защиту конфиденциальности и другие функции. Он учитывает факторы энергосбережения при максимизации эффективности передачи. С точки зрения сетевых технологий NearLink аналогичен традиционным технологиям, работающим в конфигурациях «точка-точка» (Peer-To-Peer, P2P) или «точка-многоточка» (Point-To-Multipoint, P2MP). Узлы NearLink делятся на узлы управления (Grant) и терминальные узлы (Terminal). Узлы Grant предоставляют услуги уровня доступа, такие как управление соединениями, распределение ресурсов и информационную безопасность, для узлов Terminal в пределах их зоны действия. Один Grant вместе с подключенными узлами Terminal образует коммуникационный домен. SLE предназначен для обслуживая бытовой электроники, такой как беспроводные мыши, клавиатуры и носимые устройства.
Ещё одна ключевая особенность стандарта заложена уже на физическом уровне. В нём используется технология множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов и циклическим префиксом (Cyclic Prefix Orthogonal Frequency Division Multiplexing, Cyclic Prefix OFDM), которая позволяет обслуживать несколько абонентов одновременно.
Являясь проприетарной технологией, NearLink в первую очередь интегрируется в устройства компании-разработчика и ориентирована на обширный внутренний рынок Китая. Так, на сегодняшний день стандарт поддерживается смартфоном Huawei Mate 60, планшетом MatePad Pro 13.2 со стилусом M-Pencil третьего поколения для него, наушниками FreeBuds Pro 3 в версии для китайского рынка (для других стран пока устанавливается Bluetooth), а также серией смартфонов Pura 70. Однако, стоит отметить, что основой NearLink является ПО. Таким образом, ожидается, что в будущем новую технологию беспроводного подключения смогут получить и старые версии продуктов компании посредством обновления операционной системы.
Области применения технологии Nearlink
Кроме того, Huawei стремиться расширить линейку выпускаемой продукции, в которой будет интегрирован NearLink, от беспроводных наушников и «умных» очков до различных аксессуаров, что способствует появлению объемной экосистемы устройств, как самой компании, так и компаний-партнеров.
Области возможного применения решения:
– Беспилотные транспортные средства: связь V2X (Vehicle-to-X –Vehicle-to-Everything – транспорт, подключенный ко всему) для беспилотных (автономных) автомобилей – с использованием надежных соединений NearLink с малой задержкой;
– Промышленная автоматизация: с NearLink будет обеспечиваться взаимодействие IoT-устройств по беспроводной сети в реальном режиме времени, управление и контроль промышленных станков, машин и роботов;
– Пользовательский IoT: сеть NearLink может использоваться для быстрого и плавного соединения бытовой техники на бытовом уровне, освещения, систем безопасности, систем отопления и оснащения электроэнергией в «умном» доме;
– Различные носимые устройства: фитнес-трекеры, «умные» часы и т.д. смогут синхронизировать данные в режиме реального времени;
– Гарнитуры AR/VR: NearLink может использоваться для обеспечения беспроводного подключения в устройствах виртуальной (Virtual reality, VR) и дополненной (Augmented reality, AR) реальности.
На сегодняшний день, одним из перспективных направлений применения технологии Nearlink является сектор автомобилестроения: от автомобильных аудиосистем, активного шумоподавления, интерактивных экранов, панорамного обзора на 360 градусов, беспроводных дверей, окружающего освещения до интеллектуальных цифровых ключей. Так, в марте 2024 года Nearlink Alliance выпустил версию Nearlink 2.0, устанавливая стандарты для собственных автомобильных приложений, обеспечивая комплексную сквозную связь. Особое внимание автопроизводителей привлек стандарт цифровых автомобильных ключей.
По сравнению с цифровыми автомобильными ключами Bluetooth и UWB, ключи Nearlink обладают значительными преимуществами.
Во-первых, точность позиционирования остается стабильной в пределах 0,6 метра, а ошибки распознавания, как в салоне так и снаружи автомобиля контролируются в пределах 0,2 метра, что значительно улучшает удобство использования интеллектуальных систем входа.
Во-вторых, технология Nearlink создает строгий защитный механизм на базовом канале, определяет реальное расстояние с помощью 3D-визуализации (Time of Flight, TOF) и использует разность фаз для обеспечения безопасности транспортных средств от атак ложными сигналами.
В-третьих, автомобильные ключи Nearlink обеспечивают более стабильную работу соединения благодаря полосе пропускания 80 МГц и полярному кодированию, даже в условиях подземных парковок.
Также, большой радиус действия и точность, по сравнению с аналогичными ключами других компаний, позволяют обнаруживать транспортные средства раньше, обеспечивая достаточное время и более точную оценку взаимодействия между автомобилем и ключом, тем самым обеспечивая согласованность работы интеллектуальной системы входа.
Автомобильные ключи Nearlink с высокоточным позиционированием, высокой безопасностью, стабильными характеристиками подключения и большей дальностью соединения предоставляют новые возможности для китайских компаний, занимающихся разработкой автомобилей на новых источниках энергии, для внедрения инноваций на основе отечественных стандартов.
Помимо этого, стоит отметить, что NearLink Huawei со своими специальными возможностями и техническими характеристиками отвечает всем строгим требованиям, которые предъявляют потребительские и корпоративные решения с технологией искусственного интеллекта (ИИ), тем самым открывая новые перспективы по созданию структур, позволяющих сформировать основу интеллектуальным устройствам для взаимодействия и координации друг с другом посредством ИИ в различных сценариях использования.
В вопросе обеспечения безопасности и конфиденциальности протокола NearLink, компания Huawei применила несколько механизмов, таких как 128-битный алгоритм шифрования AES (Advanced Encryption Standard) для кодирования и декорования данных, предотвращая несанкционированный доступ или вмешательство, а также двунаправленную аутентификацию и методы согласования ключей для обеспечения подтверждения подлинности устройства и генерации ключей.
Несмотря на ряд преимуществ у NearLink имеются и недостатки, которые замедляют процесс массового внедрения стандарта.
Одной из проблем остается производственный потенциал Китая в области изготовления полупроводников, который требует передовых технологических процессов. Последние флагманские продукты Huawei изготовлены на базе маломощного SLE-чипа Kirin A2 от дочерней компании Hisilicon, изготовленный по 14-нм технологическому процессу. В тоже время, в продукты на основе технологии Wi-Fi седьмой версии, выпуск которого ожидается в декабре 2024 года, уже внедряются чипы 6-нм.
На сегодняшний день Hisilicon проводит активные мероприятия по созданию высокоскоростных SLB-чипов с 7-нм технологией, которые будут применимы в промышленной автоматизации и автомобилестроении.
Кроме этого, в том же Wi-Fi седьмой версии скорость передачи данных будет доходить до 46 Гбит/с, что значительно выше скорости NearLink.
Таким образом, стандарт NearLink, с точки зрения технических характеристик, таких как скорость передачи данных, сверхмалая задержка, небольшое энергопотребление и безопасность, теоретически превосходит Wi-Fi и особенно Bluetooth, и является перспективной технологией. Но пока сложно определить его практичность и функциональность без масштабного коммерческого использования и длительного тестирования пользователями. А так как из-за санкций NearLink Huawei пока не получил широкой популярности среди известных мировых производителей и по-прежнему ограничен в использовании только новейшими флагманскими устройствами Huawei, стать в ближайшее время основным решением беспроводной связи малого действия, либо полностью заменить существующие стандарты, он не сможет.
Больше полезной информации об ИТ и ИБ — в наших соцсетях:
Telegram
ВКонтакте
Одноклассники
vc.ru
