Этот новаторский дух привёл к тому, что Samsung стал первым IT-гигантом, представившем революционный, ориентированный на потребителя, опыт связи 5-го поколения, в том числе первый коммерческий смартфон Galaxy S10 5G, который поступил в продажу в Южной Корее в начале апреля и вскоре выйдет на мировой рынок.
Два топ-менеджера Samsung, доктор Вон Джун Чой, старший вице-президент и глава флагманской команды научно-исследовательского подразделения, и доктор Джун Хи Ли, старший вице-президент и глава команды по технологической стратегии, рассказали о том, что делает вендор на пути к лидерству в этой сфере.
Какие возможности предоставит 5G? Почему эта связь так важна?
Технология 5G произведёт переворот в возможностях сетей передачи данных – во многом подобно тому, как это произошло при запуске сетей 4G. С 4G интернет пришёл в потребительские мобильные телефоны и открыл большие возможности для работы и развлечений в любом месте. Благодаря увеличенной скорости передачи данных и низкой задержке пропускной способности сетей 5-го поколения, эта технология предложит значительно больше преимуществ по сравнению с LTE.
«Повсеместное распространение 5G окажет влияние не только на мобильные устройства. С её помощью будут реализованы концепции подключённого автономного транспортного средства, интеллектуальных фабрик и интеллектуальных роботов, например, в сфере медицины, – отметил Чой. – Видеоконференцсвязь будет не двухмерной, а трехмёрной, в формате 3D. Сегодня сложно представить потоковую передачу видео в формате 360' на смартфон, но с 5G это станет реальностью», – подчеркивает Ли.
Что она значит для пользователей сегодня? И какие проблемы пришлось преодолеть Samsung для коммерциализации 5G?
Чтобы установить полосу пропускания 5G, каждый аспект экосистемы сетевой инфраструктуры, от моделей антенн до микросхем, использующихся в устройствах, должен быть адаптирован с учётом его диапазона частот.
«Samsung на рынке 5G с самого начала – от проведения исследований до разработки технологий и установки международных стандартов, – отмечает Ли. – Мы убеждены: чтобы сохранять лидерство на этом рынке мы должны продолжать работать в этом направлении, и прокладывать путь для всей отрасли, какой бы сложной не казалась эта задача».
Когда началась работа по реализации стратегии 5G?
Samsung начал работу в этом направлении более 10-ти лет назад, что позволило нам оставаться в авангарде на каждом этапе разработки технологии 5G. Сеть 5-го поколения, работающая на частотах mmWave и Sub-6GHz, требует множество инноваций в аппаратном и программном обеспечении устройств, в том числе создание модемной и радиочастотной микросхем 5G, входные компоненты РЧ и 5G-приёмники. В 2013-м году Samsung успешно разработал свою первую пилотную версию 5G для проверки концепции (POC), а 2 года спустя первый в истории пред-5G-проект проложил дорогу к другим разработкам, таким как создание 5G-смартфона с поддержкой 3GPP в соответствии с международными стандартами.
Комплексный подход Samsung стал ключом к развитию глобальной сети 5G. Суть проекта заключалась в обеспечении возможностей не только для выпуска 5G-устройств, но и для установления необходимых для полного развёртывания экосистемы отношений с партнёрами, от поставщиков чипсетов и инфраструктуры до операторов связи и компаний, отвечающих за контент и сервисы.
Как вы развиваете экосистему?
«Наша работа с 5G началась с определения основных технологий и того, как мы сможем их получить. Поэтому мы взяли на себя инициативу в сотрудничестве с многочисленными партнёрами, такими как, например, производители чипсетов», – пояснил Чой. – «Первая спецификация стандарта 5G New Radio была утверждена в конце 2017 года, и Samsung занял ведущую роль в установлении этого международного стандарта».
Samsung не впервые является лидером в области сетевых технологий: корпорация также участвовала в разработке международных сетевых стандартов для перехода с 3G на LTE, и этот опыт, охватывающий и разработку сетевой инфраструктуры, и создание потребительских устройств, подтвердил, что она была готова стать одним из первопроходцев в разработке 5G.
Как будет обеспечен переход от 4G к стандарту связи нового поколения?
Понимая, что запуск всемирной инфраструктуры должен проходить постепенно, Samsung свёл к минимуму возможные перебои в работе сетей связи за счёт переходного периода от LTE к 5G посредством стандартизации нестандартной сети (NSA).
«На сегодняшний день 5G-сервис использует стабильную сеть LTE для передачи самой важной информации, такой как детали управления и сигнализации, включая переключение (хэндовер) от LTE к 5G, – пояснил Чой. – Что касается Galaxy S10 5G, мы отвечали за разработку этого устройства как на аппаратном, так и на программном уровнях, чтобы быть готовыми к использованию сети LTE на протяжении всего процесса хэндовера. Кроме того, в течение переходного периода всегда возникают некоторые непредвиденные проблемы. Мы собираем и анализируем отзывы потребителей и благодаря тесной координации со всеми партнёрами нам удаётся добиться улучшения инфраструктуры 5G, как и всего опыта использования этой технологии».
Какие сложности возникали на этапе разработки 5G смартфона?
«Для того, чтобы первое 5G-устройство было таким же удобным и интуитивно понятным, как и другие устройства в линейке Galaxy, Samsung создал масштабную аппаратную инновацию. Поскольку 5G-телефон должен также поддерживать связь 4-го поколения, добавление компонентов, специфичных для сетей 5-го поколения, таких как модемная и радиочастотная микросхемы 5G, разумеется, потребует интеграции в устройство дополнительных деталей, – рассказал Чой. – Если бы мы просто установили их внутрь устройства, смартфон стал бы слишком громоздким. Вместо этого мы тщательно продумали, где именно и каким образом расположить дополнительные компоненты, чтобы сохранить изящный, гармоничный дизайн, характерный для линейки Galaxy».
Это была не единственная сложная задача, которую Samsung пришлось решить в процессе создания Galaxy S10 5G: второй стало высокое потребление энергии, которое требуется для работы сетей 5G из-за больших объёмов передаваемых данных. «Мы справились и с этой проблемой, внедрив новейшую технологию испарительных камер с ПО на базе искусственного интеллекта, которое автоматически оптимизирует температуру батареи, процессора, ОЗУ и даже всего устройства в целом в зависимости от того, как используется смартфон. Это интеллектуальное программное обеспечение учится у пользователя и со временем становится всё умнее», – отметил Чой.
Но самой сложной задачей, которую специалисты Samsung решили для успешной реализации Galaxy S10 5G, была разработка технологии для поддержки пропускной способности 5G, работающей на более высоких частотах. «На мобильных устройствах никогда не поддерживался высокочастотный спектр, – пояснил Чой. – Создание решения для этого на аппаратном уровне потребовало годы исследований на предмет того, как сигнал ослабевает из-за физических препятствий, особенно объектов из металла».
В отношении ПО Samsung посвятил себя обеспечению безупречного пользовательского опыта. «Наше решение основано на анализе накопленного опыта и ноу-хау, – отмечает Ли. – Наше многолетнее взаимодействие с потребителями позволило нам понять, как например, они используют свои мобильные устройства».
Что 5G принесет людям в будущем?
Достижения Samsung в области 5G не только меняют то, как потребители будут использовать мобильную передачу данных, но и приведут к впечатляющим результатам в области «Подключённой жизни» (Connected Living) и сыграют огромную роль в оптимизации работы устройств на базе Искусственного интеллекта (AI) и Интернета вещей (IoT). «5G обладает огромным потенциалом для реализации “умного” производства и создания “умных” городов», – прокомментировал Ли.
«В случае с 4G единственным значимым улучшением качества связи стала скорость, но с 5G ситуация иная, – отметил Чой. – Мы считаем, что 5G – это ключевая базовая технология, которая может обеспечить новый рынок широкополосной связи, не ограничивающийся мобильными устройствами».
Какие отрасли, в первую очередь, получат распространение с увеличением скорости передачи данных в 5G?
5G предлагает не только eMBB (расширенную мобильную широкополосную связь) благодаря скорости передачи, в 20 раз превышающей скорость LTE, но и URLLC (сверхнадежную связь с низкой задержкой), при которой до минимума сокращается время для передачи данных из одной точки в другую, а также mMTC (Массовая коммуникация машинного типа), которая применяется на «умных» фабриках и логистических системах. «Возможность передавать информацию с минимальными задержками и максимальной надёжностью имеет решающее значение для обеспечения безопасности “умных” автомобилей, стабильной работы “умного” производства и предельной точности действий роботов, применяемых в медицине. По сути, это именно то, что делает эти технологии будущего возможными», – объяснил Чой.
«С 5G возрастает абсолютная пропускная способность сети, – добавил Ли. – Это важно, например, для “умных” автомобилей, в которых данные должны передаваться водителю максимально быстро. Если машина движется со скоростью 100 км/ч, задержка всего в 0,1 секунды может привести к разнице в 3м. Кроме того, 5G предлагает ещё одно важное преимущество для умных городов, благодаря расширенным возможностям для подключения. Теоретически, к 5G можно одновременно подключить в 10 раз больше устройств, чем к сети LTE».
Exclusive Look: How Samsung Made Its Trailblazing 5G End-to-End Solution a Reality
For more than 35 years, Samsung has been a leader across the mobile industry, from smartphones to mobile chipsets to network solutions. Over the past decade, the company’s dedication to pushing the boundaries of what is possible has paved the way to the development of the first end-to-end 5G solution.
This trailblazing spirit has led Samsung to become the first company to introduce breakthrough consumer-centric 5G experiences, including Samsung’s first commercialized 5G smartphone, the Galaxy S10 5G, which was launched in South Korea in April and is set for a global rollout.
But, the question is, – What will 5G enable? Why is 5G important? How do consumers experience 5G today? and what were the challenges that Samsung had to overcome to commercialize 5G?
Two figures at Samsung, Dr. Won Joon Choi, Senior Vice President and Head of the Flagship R&D Team, and Dr. June Hee Lee, Senior Vice President and Head of the Technology Strategy Team, were integral in leading 5G-ready hardware and software development, and they recently shared their behind-the-scenes stories of 5G development and technology leadership in more detail.
Pushing Boundaries
5G technology will revolutionize what is possible on a data network, much like the unprecedented possibilities 4G unlocked when it launched. 4G put the internet in your pocket and opened the ability to work and play while on the go. With increased speeds and lower latency of the 5G bandwidth, 5G will offer more than just mobile advantages when compared with LTE. “When 5G service is completely actualized, its capabilities will not be limited just to smartphones; the concept of a connected, autonomous vehicle can be fully realized, as well as smart factories and smart robots in the medical field, for instance,” explains Choi. “Video conferencing will no longer be in 2D but will take place in 3D,” adds Lee, “and furthermore, no one can imagine streaming 360-degree video on your smartphone with mobile data as it exists now, but with 5G, this will become a reality,” stresses Lee. But making this a reality has been no small undertaking.
In order to institute the 5G bandwidth, every aspect of the network infrastructure ecosystem, from antenna models to device chipsets, had to be reconfigured to account for its separate frequency range from existing bandwidths. “Samsung has been directly engaged with the 5G market from the start, from research to technology to setting international standards,” notes Lee. “What prompted Samsung to spearhead 5G was our mindset that, when there is a direction that the industry should be headed, it is important to blaze that trail, no matter how challenging it seems.”
What It Takes to Champion 5G
The establishment of an end-to-end solution has been key to Samsung’s development of a global 5G network. From the beginning, the company took the unique approach of developing the capabilities to not only make a 5G device, but also to establish the necessary partnerships crucial to the full ecosystem roll-out, from chipset and infrastructure vendors to carriers and content & service providers. “5G development started with figuring out what the core technologies of 5G were and how we would secure them – early on, we took the lead in collaborating with numerous partners such as chipset vendors, for example,” explains Choi. “All of this enabled us to take a leading role in the development of 5G.”
The capabilities Samsung developed in these exploratory phases began more than a decade ago and allowed the company to stay at the forefront of each new phase of 5G development. The frequency 5G operates on, mmWave and Sub-6GHz, called for numerous innovations to device hardware and software, including a 5G modem chip, a 5G RF chip, RF front-end components, and 5G receivers. In 2013, Samsung successfully developed its first 5G proof of concept (POC) and, two years later, its first-ever pre-5G spec opened the door to other milestones – including the creation of a 5G smartphone set to 3GPP and international standards.
What has made Samsung a leader in 5G is its commitment to bringing together all elements of the development process, from research to development, not just on a mobile level, but on a global network scale. “The first 5G New Radio standard spec was approved at the end of 2017,” highlights Choi, “and Samsung took a leading role in setting this international standard.” This network leadership is not without precedent for Samsung; the company also participated in setting the international network standards for the transition from 3G to LTE, and this experience, not only on a network infrastructure level but also on a consumer-facing one, meant the company was primed and ready to lead 5G development.
Understanding that a global 5G network infrastructure must come into full operation gradually, Samsung ensured its current service minimizes network interruptions by providing an LTE-5G transition period through Non-Stand-Alone (NSA) network standardization. “The current 5G service utilizes the stable LTE network for transmitting important information such as control and signaling details, including LTE to 5G handover, while using 5G for data transmission,” clarifies Choi. “Regarding the Galaxy S10 5G, the device was designed on both hardware and software levels to be ready to use the NSA network throughout the handover. Furthermore, there are always some unprecedented issues that arise during a transition period. We are taking all consumer feedback very seriously and thanks to our close coordination with all relevant partners, as the infrastructure improves, so will the full 5G experience.”
Creating a Device Built for the 5G Era
In order to ensure its first 5G device remained as user-friendly and intuitive as consumers have come to expect from the Galaxy series, Samsung developed a major hardware innovation. “Because a 5G phone must support all LTE legacy hardware, adding 5G-specific components such as the 5G modem chip and 5G RF chip naturally involved incorporating additional parts,” explains Choi. “If we had simply mounted these onto a device, the phone would have become bulky. Instead, we meticulously designed how and where to include these extra components to retain the Galaxy series’ streamlined unibody design.” Even after mounting the necessary extra components, the Galaxy S10 5G still possesses a slim, unibody form factor.
This was not the only hurdle Samsung had to overcome with the Galaxy S10 5G; 5G networks consume a lot of battery power due to the large amount of data they have to transmit. “We mitigated this challenge by incorporating the latest vapor chamber technology featuring new AI software that automatically optimizes battery, CPU, RAM, and even device temperature based on how people use their phones. This smart software learns from its user and continues to over time,” notes Choi.
The most challenging issue Samsung addressed with the Galaxy S10 5G was developing technology to support 5G bandwidth, operating on the higher frequencies. “High-frequency spectrum had never been supported on mobile devices before,” explains Choi. “From a hardware perspective, creating a solution for this meant years of research into mitigating weak signals as a result of physical barriers or obstacles in the path of frequencies, particularly when encountering metal objects.” On the software side, Samsung was dedicated to providing a seamless customer experience. “Our solution is based on a wide range of accumulated experience and know-hows,” remarks Lee. “Our longtime interactions with consumers, which provided us with an understanding of how, for example, consumers use and grip their phones, allowed us to develop software that keeps the device connected to the 5G signal.”
The Future of 5G Connectivity
Not only will Samsung’s achievements in 5G transform the mobile data experience for consumers, they will also have exciting implications for the future of Connected Living and will play a huge role in optimizing the operation and connectivity of devices that harness artificial intelligence (AI) and IoT (Internet of Things). “The world of 5G will bring so much potential into the future technology field, including helping the realization of smart factories and smart cities,” affirms Lee.
“With the advent of 4G, speed was the only key improvement, but it is different with 5G,” notes Choi. “We consider 5G technology to be a key underlying technology that can enable a truly new, non-mobile-exclusive broadband market.”
Not only does 5G offer eMBB (Enhanced Mobile Broadband) thanks to transmit speeds of up to 20 times what LTE provides, its URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) minimizes the time it takes for data to travel from one point to another and mMTC (Massive Machine-Type Communication) paves the way for smart factories and supply chains. “In being able to transmit information with minimum latency and maximum reliability, 5G technology is crucial to the safety features of smart cars, the stability of smart factories and the accuracy of smart robots in the medical field; essentially, it is the key technology to making these future technologies a possibility,” explains Choi.
“With 5G, the absolute bandwidth of the network has increased,” adds Lee. “With the example of the connected car, data needs to be transmitted to the driver extremely fast. For instance, in the case of a car driving at a speed of 100km per hour, a 0.1 second delay in latency could result in a 3-meter difference. Furthermore, regarding smart cities, 5G offers another important advantage thanks to its increased connectivity capabilities. With 5G, in theory, we can possibly connect 10 times the devices LTE can – simultaneously.”
5G is therefore crucial for industries outside of mobile. The ramifications of its implementation look to be truly global, and Samsung, who has been developing its solutions with this in mind from the start, is at the forefront of bringing about the 5G revolution.
