Александр Семенов

В нынешних условиях, характеризующихся ожесточенной конкуренцией, производители телекоммуникационного оборудования переходят на новые методы производства, основанные на стандартизованных компонентах, и отходят от более дорогостоящих и трудоемких закрытых технологий. Сейчас в мире, особенно в сфере бизнеса, стремительно растет потребность в беспроводных соединениях. Мобильные пользователи с беспроводным доступом к информации могут работать гораздо более производительно и эффективно, чем их "проводные" коллеги (по оценке Gartner Consulting, разница в производительности может достигать 41%). Число пользователей беспроводного Интернета во всем мире, по данным Intermarket Group, в ближайшие три года превысит 700 млн, в частности, в Европе их будет почти 200 млн. Колоссальный успех и популярность мобильной коммуникационной индустрии в Европе могут служить примером торжества стандартов - в этом регионе новые беспроводные услуги базируются на едином стандарте сотовой связи GSM.

Корпорация Intel (http://www.intel.com), давно известная как крупнейший производитель микросхем, в последнее время становится лидером и на телекоммуникационном рынке. Корпорация обладает передовыми производственными технологиями и наработками в области процессорных архитектур - это позволило ей войти в число крупнейших мировых поставщиков компонентов для коммуникационного оборудования, в том числе построенного по модульному принципу. В этом году аналитики из Gartner Dataquest поставили Intel на первое место в мире по продажам полупроводников для телекоммуникационных приложений и на второе место - по продажам телекоммуникационных устройств. В этих сегментах Intel удалось обойти таких телекоммуникационных грандов, как Texas Instruments (http://www.ti.com) и Motorola (http://www.motorola.com).

Самые последние разработки Intel в области микроархитектуры помогают производителям PDA и смартфонов обеспечить необходимую функциональность для мультимедиа-приложений при очень низком энергопотреблении. Intel - основной поставщик флэш-памяти и разработчик технологий цифровой обработки сигналов (DSP), необходимых для беспроводного Интернета.

На встрече с аналитиками в июне 2003 г. президент Intel Пол Отеллини заявил, что к 2010 г. не менее 1 млрд персональных компьютеров будут иметь проводной или беспроводной широкополосный доступ в Интернет. К тому же году будет произведено 2,5 млрд портативных телефонов с компьютерными функциями. По словам г-на Отеллини, технологический сектор уже достиг цели, сформулированной четыре года назад главным исполнительным директором Intel Крейгом Барреттом, - 1 млрд мобильных телефонов и 1 млрд подключенных к Интернету компьютеров.

В числе современных тенденций в развитии беспроводных решений для бизнеса можно отметить распространение VPN-технологий, повышающих безопасность беспроводных коммуникаций. VPN (виртуальные частные сети) защищают соединения между клиентом и сервером как при проводной, так и при беспроводной связи. Этот безопасный режим реализуется при помощи VPN-шлюза и использует механизмы аутентификации и шифрования, которые за последние несколько лет были тщательно проверены.

Еще одна важная тенденция отрасли - снижение полной стоимости владения (ТСО) системами. Оборудование для беспроводных сетей постоянно дешевеет, их реконфигурация упрощается.

Локальные беспроводные сети и Centrino

Общедоступные узлы для беспроводного доступа, ориентированные на пользователей мобильных устройств, появляются сейчас в аэропортах, отелях, кафе, библиотеках и других общественных местах. Локальные беспроводные сети (ЛБС) успешно функционируют в больницах, университетах, гостиницах и на складах. По оценкам аналитиков, число точек высокоскоростного доступа в 2004 г. достигнет 100 тыс.

По мнению аналитиков консалтинговой компании Meta Group, появление технологии Intel Centrino для мобильных ПК знаменует собой переломный момент на компьютерном рынке - корпоративным клиентам следует готовиться к стремительным переменам, которые эта технология привнесет на рынок ноутбуков.

Кампания по продвижению технологии Centrino стала крупнейшей акцией Intel в области развития торговых марок со времени запуска марки Intel Inside. Но уникальность ее не только в масштабе. Впервые примененный корпорацией Intel так называемый интегрированный брэнд Intel Centrino охватывает не только процессор, но и целую технологию, которая подразумевает также наличие набора микросхем (НМС) и устройства для беспроводного сетевого доступа.

Первые отклики производителей ПК на появление технологии Intel Centrino оказались позитивными, в результате аналитики из Meta Group сделали вывод, что уже в III квартале нынешнего года системы на основе Intel Centrino будут составлять до 80% ноутбуков, продаваемых в корпоративном секторе.

Производителям мобильных ПК становится все сложнее выводить на рынок новые продукты, отличающиеся лишь повышенной производительностью процессоров. Пользователи придают все большее значение таким характеристикам ноутбуков, как срок службы батарей без подзарядки, компактность и легкость устройства, а также наличие качественного средства беспроводного сетевого доступа. Технология Intel Centrino включает в себя три составные части, позволяющие добиться значительного выигрыша по совокупности полезных качеств мобильного ПК.

Ядро новой технологии - процессор Pentium M, который отличается от процессоров Pentium III и Pentium 4 для мобильных ПК новым дизайном, благодаря которому удается сочетать высокую производительность с низким энергопотреблением. Системы на базе Pentium M с тактовой частотой 1,6 ГГц демонстрируют такую же производительность, что и системы на базе Pentium 4-М с частотой 2,4 ГГц. При этом новый процессор потребляет в среднем в два раза меньше энергии, чем Pentium 4-М. В дальнейшем корпорация собирается перевести производство процессоров Intel Pentium M с нынешней 0,13-мкм технологии на новый технологический процесс 90 нм, что обеспечит дальнейший рост производительности и снижение энергопотребления.

Вторая составная часть технологии Centrino - НМС семейства Intel 855. Эти микросхемы выпускаются в двух конфигурациях - со встроенным графическим ядром Intel Extreme Graphics и без него. Оба набора микросхем поддерживают до 2 Гбайт памяти DDR266/200, шину USB 2.0, оба оптимизированы для энергосберегающих операций и высокопроизводительной работы, что вносит существенный вклад в общую производительность технологии Centrino. Эксперты Meta Group полагают, что большинство корпоративных пользователей выберут вариант со встроенной графикой, тогда как пользователи, придающие первостепенное значение играм, предпочтут вариант с внешней графикой.

Третья составная часть технологии Intel Centrino - это сетевая интерфейсная микросхема Intel PRO/Wireless 2100, позволяющая без дополнительных сетевых карт подключаться к беспроводным сетям стандарта 802.11.

Fig.1 Базовые компоненты Centrino.

По мнению экспертов Meta Group, к IV кварталу 2003 г. цены на ноутбуки на базе технологии Intel Centrino снизятся и стабилизируются, а ноутбуки старых моделей будут постепенно уходить с рынка. На корпоративном рынке технология Intel Centrino уже очень скоро начнет доминировать.

Строительные блоки беспроводного Интернета

Несмотря на стремительное распространение беспроводных технологий доступа персональный компьютер пока еще остается основным средством подключения к Интернету. Никакое другое устройство сегодня не обладает сравнимой с ПК вычислительной мощностью и функциональной гибкостью. Мобильные телефоны и PDA, бесспорно, удобны и незаменимы, но лишь при решении специфических задач; у них нет большого и удобного экрана для отображения мультимедийного контента, их производительность при обработке данных оставляет желать лучшего, а пропускная способность каналов связи не позволяет развить скорость передачи данных, приемлемую, например, для полноценного потокового видео.

Однако в течение ближайших лет должны появиться устройства нового типа для беспроводного доступа в Интернет. Уже сегодня разнообразие беспроводных устройств - PDA, смартфонов, Web-планшетов и коммуникаторов, а также внедрение таких технологий, как GPRS или 3G, способствует развитию индустрии услуг беспроводного Интернета с широкополосным доступом, что дает пользователям возможность получать гораздо более насыщенный контент. Но для того, чтобы его обрабатывать, по-прежнему требуется значительная вычислительная мощность.

Архитектура Intel PCA для беспроводных карманных устройств

Intel развивает три ключевые технологии для производства компактных беспроводных устройств: микроархитектуру Intel XScale (для приложений обработки данных), архитектуру Intel Micro Signal (для устройств цифровой обработки сигналов) и технологию флэш-памяти. Все они оптимизированы с целью повышения производительности и уменьшения потребления энергии беспроводными устройствами. Эти три технологии положены в основу персональной архитектуры Intel для Интернет-клиентов (Intel PCA), открытой стратегической платформы, позволяющей разрабатывать и сравнительно быстро выводить на рынок беспроводные Интернет-приложения следующего поколения, а также обеспечивать устройства для их обработки достаточной вычислительной мощностью. Кроме того, Intel предложила специальную платформу для разработчиков ПО - Intel Integrated Performance Primitives (Intel IPP) 2.0, предназначенную для быстрого создания приложений, в том числе для беспроводных устройств на базе процессоров Intel.

Intel XScale Micro Architecture

Микроархитектура Intel XScale легла в основу нового семейства процессоров PXA, которые сегодня все активнее используются в мобильных мультимедиа-телефонах, карманных компьютерах, автомобильных системах и других устройствах с беспроводным доступом в Интернет. Процессоры Intel PXA250 и PXA210 ориентированы на работу с богатым спектром мультимедиа-данных. Процессоры семейства PXA дополняют процессор Intel StrongArm SA-1110, составляющий аппаратную основу платформы Pocket PC и, по замыслу разработчиков, устанавливают стандарты для беспроводных устройств завтрашнего дня с низким потреблением энергии и высокой производительностью.

Fig.2 Процессор Intel PXA250.

Активное сотрудничество между Intel и Microsoft c целью оптимизации Windows CE.NET для процессоров Intel PXA250 и PXA210 позволит создать приложения качественно нового уровня. Первый пример такого рода - недавно представленное планшетное устройство Mira, интеллектуальный монитор, который позволяет реализовать беспроводной доступ к персональному компьютеру из любой точки в доме владельца.

Очень перспективное приложение для платформы Intel XScale - это автомобильная система телематики. Кроме того, процессоры PXA250 и PXA210 легко интегрируются в любые автомобильные бортовые устройства - от систем hands-free для подвижной радиосвязи до сложных информационно-развлекательных "комбайнов" с DVD-видео и МР3-аудио. Планируется, что разрабатываемые сегодня на базе архитектуры Intel XScale устройства будут оснащаться средствами для распознавания речи и для работы с Java-приложениями.

В конце 2002 г. был представлен процессор 80200T на базе Intel XScale с тактовой частотой до 733 МГц, потребляющий менее 1,3 Вт. Процессор сертифицирован для эксплуатации при температуре окружающего воздуха от -40 до +85°C. Подобное сочетание производительности, эффективного рассеивания тепла и температурной устойчивости позволяет использовать 80200T в качестве основы для широкого спектра устройств, применяющихся в телематике, автомобилестроении, промышленном производстве и коммуникациях.

В 2003-2004 гг. Intel намерена увеличить выпуск микропроцессоров XScale в 10 раз.

Беспроводной Интернет в одной микросхеме

13 февраля корпорация Intel представила новый процессор для сотовых телефонов, построенный по новаторскому принципу "беспроводной Интернет в одной микросхеме". Первый в отрасли полностью интегрированный процессор для сотовых телефонов PXA800F соединяет в себе вычислительные и телекоммуникационные функции, а также память.

В состав процессора входит высокопроизводительное вычислительное ядро с пониженным энергопотреблением, основанное на технологии Intel XScale и имеющее тактовую частоту 312 МГц, 4 Мбайт встроенной флэш-памяти Intel и 512 Кбайт синхронной памяти SRAM, повышающей производительность приложений. Кроме того, в микросхеме PXA800F имеется процессор для обработки цифровых сигналов (DSP) с тактовой частотой 104 МГц, основанный на микроархитектуре Intel Micro Signal. DSP оснащен 512 Кбайт встроенной флэш-памяти и 64 Кбайт памяти SRAM. Таким образом, этот процессор содержит все необходимое для работы в современных сотовых сетях GSM/GPRS.

Чтобы помочь производителям телефонов ускорить разработку и внедрение беспроводных устройств, приложений и услуг нового поколения, Intel совместно с ведущими компаниями телекоммуникационной отрасли (например, TTPCom, Esmertec, Elektrobit, ADI, RF Micro Devices, Dialog и Jamdat) работает над созданием комплексной телекоммуникационной платформы для поддержки сотового процессора Intel PXA800F.

Эта платформа будет содержать все необходимые аппаратные и программные компоненты для быстрой разработки сотовых телефонов GSM/GPRS - от модулей управления энергопотреблением до гибридных и радиочастотных схем и эталонных конструкций для различных форм-факторов.

Поставки образцов прикладных процессоров Intel PXA800F уже начались, а массовое производство этих устройств запланировано на III квартал 2003 г. Появление устройств на базе новых процессоров ожидается в конце нынешнего - начале следующего года.

Fig.3 Концептуальное устройство на базе PXA800F.

Архитектура Intel Micro Signal

Для развертывания новых высокоскоростных сетей мобильной связи третьего поколения операторам требуются новые мощные терминалы. В этом им должна помочь новая технология цифровой обработки сигналов (DSP) Intel Micro Signal Architecture (Intel MSA). DSP дает возможность мобильным устройствам обрабатывать мультимедийные цифровые сигналы (звук или изображения) в режиме реального времени. Реализованная Intel функция динамического управления питанием (Dynamic Power Management, DPM) существенно увеличивает время жизни батарей и повышает эффективность обработки мультимедийной информации.

Intel Flash Memory

В мобильных телефонах следующего поколения будут сочетаться приложения для передачи голоса и данных, поэтому им потребуется гораздо больше флэш-памяти. Продукты Intel StrataFlash, разработанные в 1997 г., по размеру сопоставимы с традиционными чипами флэш-памяти, но при этом их емкость в два раза больше, а цена - ниже. В 2001 г. продуктами StrataFlash было оснащено более 650 мобильных телефонов, PDA и т. п.

Система на одной микросхеме

Созданная Intel технология "система на одной микросхеме" воплощена в новых процессорах PXA261 и PXA262, специально разработанных для беспроводных устройств с поддержкой передачи данных на основе архитектуры Intel PCA. Устройства PXA261 и PXA262 содержат в одном корпусе процессор на базе архитектуры Intel XScale и расположенные под ним кристаллы флэш-памяти Intel StrataFlash Wireless Memory. Процессор PXA261 (тактовая частота 200 МГц) содержит один кристалл такой памяти емкостью 128 Мбайт и процессор, что обеспечивает по сравнению с устройствами на отдельных компонентах экономию места в 56%. Процессор Intel PXA262 (тактовая частота 200 или 300 МГц) содержит два кристалла памяти емкостью 128 Мбайт, что соответственно обеспечивает экономию места в 65%.

Radio Free Intel

Поставив целью сделать информацию более доступной пользователям, Intel продвигает идею о конвергенции вычислений и коммуникаций, предполагающую создание мира, в котором все компьютеры будут связываться друг с другом, а все коммуникационные устройства будут обладать вычислительной мощностью.

Чтобы реализовать этот грандиозный план, надо снабдить каждый процессор (да и вообще любое устройство) персональным радиопередатчиком и радиоприемником для индивидуальной связи. Идея Radio Free Intel как раз и состоит в том, чтобы создать интегрированное решение, обеспечивающее одновременный ввод-вывод информации различными способами (через телефонные и оптоволоконные линии, беспроводные сети и т. п.). В результате каждый человек сможет получить - за невысокую цену - максимальный роуминг и повсеместную доступность к информации.

"Недалек тот день, - говорит директор корпорации Intel по технологиям Патрик Гелсингер, - когда мы сможем создавать радиоустройства, способные работать в нескольких режимах и в разных сетях одновременно, и все эти функции будут сосредоточены на одном полупроводниковом кристалле. Вы сможете поместить этот кристалл в наручные часы, в миниатюрный наушник, в микрофон, закрепляемый на лацкане пиджака, - куда угодно! Хорошая новость: все эти "чудеса" станут доступны разработчикам приложений и потребителям уже в конце текущего десятилетия, а то и раньше. Действительно, используя новые подходы в КМОП-технологии и в технологии миниатюрных электромеханических систем (Micro-Electrical Mechanical Systems, MEMS), мы уже сегодня можем интегрировать основные необходимые схемы и компоненты... непосредственно на стандартной кремниевой КМОП-пластине. Наши исследования в этой области идут с большим опережением графика. Мы уверенно продвигаемся к нашей цели - реализации идеи Radio Free Intel в течение ближайших трех-пяти лет".

С помощью технологии КМОП Intel предлагает реализовать такие новые возможности, как "архитектура перестраиваемого радио", "умные антенны" и "гибкое" радио. Параллельно с разработкой технологических решений корпорация активно участвует и в разработке новых стандартов и правил в отрасли, которые в будущем обеспечат эффективное существование и работу "незаметной повсеместной соединимости". Главные проблемы здесь заключаются не только в технической сложности, но и в возможном затягивании заключения соглашений между различными операторами связи и Интернет-провайдерами.

Перестраиваемые радиосистемы - это радиоустройства, способное переключаться на различные коммуникационные протоколы по мере того, как пользователь с таким устройством переходит из зоны действия одной сети в другую (например, из 802.11b к 802.11a и затем - к W-CDMA). Intel активно разрабатывает архитектуру перестраиваемого радио, которая будет поддерживать различные протоколы во многих частотных диапазонах в различных сетях. Подход компании к архитектуре перестраиваемого радио основан на использовании набора специальных элементов с определенными вычислительными функциями. Программируя различные связи между ними, можно реализовать все необходимые протоколы радиосвязи.

В свою очередь использование "умных", или адаптивных антенн, передающих сфокусированный сигнал точно на получателя, позволит не только улучшить качество приема, но и снизить возможность интерференции (помех) со стороны других передатчиков. Технология "умных антенн" приводит к более эффективному использованию частотного спектра, увеличению пропускной способности сети и ее емкости с одновременным уменьшением интерференции в переполненном частотном спектре.

Еще одна перспективная технология, MEMS, позволяет существенно уменьшить размер и стоимость пассивных компонентов (катушки индуктивности, конденсаторы и т. д.), необходимых в электрической цепи радио. С внедрением таких технологий, как КМОП Radio, перестраиваемые архитектуры и "умные антенны", появляется возможность реализации нового "гибкого" радио. Оно сможет в любой ситуации выбирать радиопротоколы, частоты и полосы пропускания, которые обеспечат максимальное удобство в каждый конкретный момент. Это решение существенно приблизит цель конвергенции и облегчит жизнь пользователям.

Fig.4 Мобильность в действии.

Реализация концепции "гибкого" радио требует не только серьезных технологических решений, но и законодательных актов. Корпорация Intel сегодня активно работает с экспертами правительственных организаций в США, Европе, России, Японии и Китае, вырабатывая единый подход к регулированию деятельности "гибкого" радио.

Появление Radio Free Intel кардинально изменит жизнь людей, предоставив каждому из нас практически неограниченные возможности получения любой информации.