Реконфигурируемость как основа новых электронных систем

Цифровая революция стала возможна благодаря появлению микро- и наноэлектроники. В развитых странах уже сейчас на человека приходится до 10 тысяч микроэлектронных устройств. С распространением информационно-коммуникационных технологий и развитием интернета вещей появилась необходимость удаленно обновлять конфигурацию электронных устройств. О возможностях удаленной реконфигурации — новый выпуск бюллетеня ИСИЭЗ НИУ ВШЭ «Глобальные технологические тренды».


	Веб-версия l Версия для печати (PDF, 1,29 Мб)

ПОВСЕМЕСТНОЕ ВНЕДРЕНИЕ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ НА ОСНОВЕ
ПРОГРАММНО-ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ РАДИОСИСТЕМ (SDR)

Развитие мобильной связи в последние два десятилетия привело к широкому распространению беспроводных коммуникаций. Однако поддержка устройством беспроводной связи, как правило, приводит к существенному увеличению его конечной стоимости. В настоящее время основной фокус при разработке новых программно-аппаратных средств направлен на улучшение технических и экономических характеристик беспроводной передачи данных для электронных устройств (сенсоров, меток, актюаторов). При этом необходимо обеспечить дальность связи без увеличения энергозатрат, повысить ее качество, а также внедрить новые протоколы связи, не меняя при этом аппаратную часть.

Программно-определяемые радиосистемы (Software-defined radio, SDR) — наиболее перспективное решение указанных задач. Особенность SDR заключается в том, что функции реализуются программными средствами и могут быть реконфигурированы в рамках работы системы. SDR помогает эффективно адаптировать и настраивать устройство в соответствии с решаемой задачей, отключая/включая в процессе работы отдельные блоки, не меняя при этом аппаратную часть. Распространение SDR и методов машинного обучения приведет к значительному улучшению характеристик межмашинного взаимодействия (M2M). К примеру, SDR позволяет реализовать на одной унифицированной аппаратной платформе разнообразные коммуникационные стандарты и гибко управлять ими. За счет этого устройства смогут автоматически выбирать тип связи в зависимости от внешних условий (помехи, удаленность от приемника, объем данных и т.п.), что обеспечит большую эффективность передачи данных.

Эффекты Сокращение времени выхода на рынок новых беспроводных устройств Значительное снижение затрат на разработку за счет многократного использования ПО в различных радиоустройствах Сокращение времени и финансовых затрат на техническое обслуживание и эксплуатацию устройств при использовании удаленного перепрограммирования Уменьшение финансовых затрат при модернизации беспроводных сетей провайдерами услуг с возможностью добавлять новые функции в существующие системы Снижение логистических и эксплуатационных расходов при использовании радиосистем на протяженных территориях (SDR позволяют удаленно настраивать и модернизировать оборудование)		Оценки рынка в 2 раза к 2020 г. (до $27 млрд) вырастет объем мирового рынка программно-аппаратных средств SDR (в 2014 г. — $13,5 млрд)		Драйверы и барьеры Развитие технологии построения компонентной базы и интеграции блоков радиосвязи и цифровой обработки данных в одном корпусе/кристалле Развитие глобальных беспроводных сетей, включая навигационные сети (GPS, ГЛОНАСС, Galileo и проч.) и глобальный беспроводной Интернет Уязвимость беспроводного канала связи при киберугрозах Рост требований к энергопотреблению устройств с SDR

Международные научные публикации	Международные патентные заявки	Уровень развития технологии в России «Заделы» – наличие базовых знаний, компетенций, инфраструктуры, которые могут быть использованы для форсированного развития соответствующих направлений исследований.

Другие тренды — «Автоматический поиск и выбор источника питания электронных систем» и «Репрограммируемая “на лету” новая элементная база» — в полной версии обзора.

Предыдущие выпуски: