Содержание
Введение 2
Сети 3G 3
Характеристика стандарта 4
Сети 4G (LTE): структура и принцип работы 5
Система кодирования последнего поколения – OFDM 6
Положение LTE в эфире 7
Структура сетей четвертого поколения 8
Особенности и отличия беспроводных мобильных сетей 3G и 4G 10
Скорость 10
Сеть 10
Технологии передачи 10
Пропускная способность 11
Вывод 11
Заключение 12
Список литературы 13
Почти у каждого человека есть мобильный телефон, позволяющий всегда оставаться на связи. С развитием технологий телефоны превратились практически в полноценный компьютер, позволяющий выходить в интернет, отправлять почту, смотреть он-лайн передачи и многое другое, но некоторые функции не могут работать без качественной связи. Именно по этой причине сейчас мы можем наблюдать быстрый рост и прогресс в области беспроводных технологий связи. На данный момент бурно развивается уже четвертое поколение мобильной связи 4G(от англ. fourth generation — четвёртое поколение).
3G и 4G – это мобильные технологии беспроводной связи, в которые входят не только радиосвязь, но и высокоскоростной доступ в интернет с каналом передачи данных. Каждое поколение связи имеет свои технологии, которые нуждаются в новом оборудование, обслуживание и зачастую в наличие свободных частот. Все эти требования увеличивают время между разработкой и внедрением сети приблизительно на 10 лет. Так, например, сети 3G начали разрабатываться еще в 1990-х, а внедрены были лишь в 2000-х годах, а 4G стали разрабатывать в 2000-х, а их внедрение началось только с 2010 года.
3G (от англ. third generation — «третье поколение»), технологии мобильной связи 3 поколения — набор услуг, который объединяет как высокоскоростной мобильный доступ с услугами сети Интернет, так и технологию радиосвязи, которая создаёт канал передачи данных.
Разработки технологии мобильной связи 3 поколения начаты в 1997 году.
Задача создания мобильных сетей третьего поколения заключается не только в разработке мобильных телефонов лучшего качества. Каналы связи 3G должны обеспечивать работу мультимедийных приложений, включая видеотелефонию, видео по требованию и другие формы широкополосной связи.
Международный телекоммуникационный союз (ITU) разработал стандарт IMT-2000 (International Mobile Telecommunications), для 3G, который открывает путь совершенствования приложений и сервисов. Первая сеть 3G была разработана в Японии в 2001 году.
Стандарт IMT-2000 включает в себя следующие стандарты:
Мобильная связь третьего поколения строится на основе пакетной передачи данных. Сети третьего поколения 3G работают на частотах дециметрового диапазона, как правило, в диапазоне около 2 ГГц, передавая данные со скоростью до 14 Мбит/с. Они позволяют организовывать видеотелефонную связь, смотреть на мобильном телефоне фильмы и телепрограммы и т. д.
В сетях 3G обеспечивается предоставление двух базовых услуг: передача данных и передача голоса.
Согласно регламентам ITU (International Telecommunications Union) — Международный Союз Электросвязи) сети 3G должны поддерживать следующие скорости передачи данных:
Основные тренды в сетях 3G:
Сети 3G отличаются повышенной экологической безопасностью: мощность излучения передатчика терминала существенно ниже, чем в других стандартах: пиковая — 200 мВт, средняя на большей части обслуживаемой территории примерно на порядок ниже пиковой.
3G-технологии предлагают огромное многообразие различных сервисов, что существенно расширяет возможности коммуникаций. Видео конференции в такси, просмотр отрывков из любимых мыльных опер в поезде, доступ к мультимедиа, мультимедиа игры являются лишь некоторыми примерами из этого ряда. И все эти видов услуг доступны с помощью компактного 3G сотового телефона. Скорость передачи данных по методу WCDMA составляет 2 Мбит/с.
Разработана технология сотовой связи для Европы и Японии UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) - Универсальная система мобильной связи, которую также часто называют 3GSM.
Начиная с 2006 года, на сетях UMTS стала внедряться технология высокоскоростной пакетной передачи данных от базовой станции к мобильному терминалу HSDPA. Поддерживала скорость передачи данных в режиме от базовой станции к мобильному терминалу до 7,2 Мбит/сек (в перспективе 14 Мбит в сек).
Сотовые сети стандарта GSM по своей структуре изначально не были предназначены для мобильного интернета. Соответственно, в наши дни операторы сотовой связи вынуждены с целью удовлетворения потребностей населения вкладывать огромные деньги в модернизацию своих сетей до 3G (UMTS), а теперь уже и до 4G (LTE). Само собой, данные капиталовложения сотовые компании щедро заимствуют из наших с вами карманов, однако их работа тоже при этом весьма не легка.
Сейчас, когда внедрение сетей третьего поколения еще до конца в России не закончено, операторы уже приступили к работе над сетями следующего поколения – 4G или LTE.
LTE является следующим после 3G поколением мобильной связи и работает на базе IP-технологий. Основное отличие LTE от предшественников – высокая скорость передачи данных. Теоретически она составляет до 326,4 Мбит/с на прием (download) и 172,8 Мбит/с на передачу (upload) информации. При этом в международном стандарте указаны цифры в 173 и 58 Мбит/с, соответственно. Данный стандарт связи четвертого поколения разработало и утвердило Международное партнерское объединение 3GPP.
Давайте разберемся, в чем же состоит главная особенность стандарта LTE. Так же как и в сетях 3G главным звеном в LTE можно назвать технологию кодирования и передачи данных OFDM-MIMO.
OFDM расшифровывается как Orthogonal Frequency-division Multiplexing и по-русски означает ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием. Это цифровая схема модуляции, использующая близко расположенные друг от друга ортогональные поднесущие в большом количестве. Все поднесущие моделируются по стандартной схеме модуляции, такой как квадратурная амплитудная модуляция на небольшой символьной скорости с соблюдением общей скорости передачи данных, как и в простых схемах модуляции одной несущей в этой же самой полосе пропускания. В действительности сигналы OFDM генерируются благодаря применению "Быстрого преобразования Фурье".
Данная технология описывает направление сигнала от базовой станции (БС) к вашему мобильному телефону. Что же касается обратного пути сигнала, т.е. уже от телефонного аппарата к базовой станции, техническим разработчикам пришлось отказаться от системы OFDM и воспользоваться другой технологией под названием SC-FDMA. В расшифровке она читается как Single-carrier FDMA и в переводе означает мультиплексирование на одной несущей. Смысл ее в том, что при сложении большого количества ортогональных поднесущих образуется сигнал с большим пик-фактором (отношением амплитуды сигнала к своему среднеквадратичному значению). Для того чтобы такой сигнал мог передаваться без помех необходим высококлассный и довольно дорогой высоколинейный передатчик.
MIMO - Multiple Input Multiple Output – представляет собой технологию передачи данных с помощью N-антенн и приема информации M-антеннами. При этом принимающие и передающие сигнал антенны разнесены между собой на такое расстояние, чтобы получить слабую степень корреляции между соседними антеннами.
На данный момент под сети 4G уже зарезервированы диапазоны частот. Наиболее приоритетными принято считать частоты в районе 2,3 ГГц. Здесь главным примером является Китай со своим сотовым оператором China Mobile, уже выделившим нужный частотный диапазон и проводящий тестовое вещание. С учетом огромного объема местного потребления сотовой связи использование данной частоты обречено на успех и преобладание в Китае.
Другой перспективный диапазон частот – 2,5 ГГц применяется в США, Европе, Японии и Индии. Имеется еще частотная полоса в районе 2,1 ГГц, но она сравнительно небольшая – доступны лишь 15 МГц в диапазоне 2,1 ГГц, а большинство европейских мобильных операторов ограничивают в этом диапазоне полосы до 5 МГц. В будущем, скорее всего, наиболее используемым будет частотный диапазон 3,5 ГГц. Это связано с тем, что на данных частотах в большинстве стран уже используются сети беспроводного широкополосного доступа в интернет и благодаря переходу в LTE операторы получат возможность вновь применять свои частоты без необходимости приобретения новых дорогих лицензий. В случае необходимости под сети LTE могут быть выделены и другие диапазоны частот.
В отношении используемых полос частот и методов распределения в LTE все довольно непонятно и противоречиво, т.к. сам стандарт достаточно гибкий. В разных структурах сети четвертого поколения могут базироваться на полосах частот в диапазоне от 1,4 до 20 МГц, в отличие от фиксированных 5 МГц в 3G (UMTS). Также имеется возможность применения как временного разделения сигналов TDD (Time Division Duplex - дуплексный канал с временным разделением), так и частотного - FDD (Frequency Division Duplex - дуплексный канал с частотным разделением). Например, сеть LTE, строящаяся в Китае, стандарта TD-LTE.
Зона обслуживания базовой станции сети LTE может быть разной. Обычно она составляет около 5 км, но в ряде случаев она может быть увеличена до 30 и даже 100 км, в случае высокого расположения антенн (секторов) базовой станции.
Другое позитивное отличие LTE – большой выбор терминалов. Помимо сотовых телефонов, в сетях LTE будут использоваться многие другие устройства, такие как ноутбуки, планшетные компьютеры, игровые устройства и видеокамеры, снабженные встроенным модулем поддержки сетей LTE. А так как технология LTE обладает поддержкой хендовера и роуминга с сотовыми сетями предыдущих поколений, все данные устройства смогут работать и в сетях 2G/3G.
Схема сетей 4G (LTE) выглядит следующим образом:
Как видно из данной схемы, сети LTE включают в себя модули сетей 2,75G (EDGE) и 3G (UMTS). Из-за данной особенности строительство сетей четвертого поколения будет достаточно специфичным и походит скорее на следующую ступень развития сегодняшних технологий, нежели на что-то принципиально новое.
К примеру, в соответствии с такой структурой, звонок или интернет-сессия в зоне действия сети LTE может быть без разрыва соединения передана в сеть 3G (UMTS) или 2G (GSM). Кроме того, сети LTE довольно легко интегрируются с сетями WI-FI (обозначение WLAN Access NW на вышеприведенной схеме) и Интернет.
Остановимся на подсистеме радиодоступа более подробно. По своей структуре сеть радиодоступа RAN - Radio Access Network – выглядит аналогично сети UTRAN UMTS, или eUTRAN, но имеет одно дополнение: приемо-передающие антенны базовых станций взаимосвязаны по определенному протоколу X2, который объединяет их в сотовую сеть - Mesh Network – и дает возможность базовым станциям обмениваться данными между собой напрямую, не задействуя для этого контроллер RNC - Radio Network Controller.
К тому же взаимосвязь базовых станций с системой управления мобильными устройствами MME - Mobility Management Entity - и сервисными шлюзами S-GW - Serving Gateway – осуществляется путем «многих со многими», что позволяет получить большую скорость связи с небольшими задержками.
Чтобы понять разницу между 3G и 4G, нужно изучить некоторые моменты, которые обязательно должны быть приняты во внимание.
Первая точка сравнения между сетями 3G и 4G это скорость. Ответить, на вопрос кто из них имеет лучшую скорость сложнее. Скорость 3G зависит от того, какую зону охвата имеет сеть. На данный момент, текущая скорость передачи 4G, по крайней мере, в 4 раза быстрее, чем в сетях 3G. Однако многие эксперты полагают, что нынешние сети 4G это идеально работающие и передовые сети 3G. На самом деле сеть 4G будет работать в 10 раз быстрее, чем нынешние сети 3G. На сегодня существуют возможность повышения скорости передачи в сетях 3G. Было замечено, что если скорость 3G усиливается в GSM сетях, она будет равна скорости 4G в сети CDMA.
С введением 3G, пользователи сотового телефона были в состоянии разговаривать и осуществлять передачу данных одновременно, при более высоких скоростях передачи данных. Скорость передачи данных в 4G, как ожидается, будет выше, чем существующие и предоставляемые сетями 3G. Наряду с увеличением скорости передачи данных, 4G, как ожидается, даст своим пользователям возможность играть в онлайн игры и использовать мультимедиа контент из интернета. В сетях 3G возможна одновременная работа голосовой связи и передачи данных. Обе эти функции работают параллельно друг другу.
Технология 3G использует пакетной коммутацию и коммутационные каналы узлов сети. В 4G, применяется только пакетная коммутация. Если у вас есть возможность, сравнить пропускную способность 3G и 4G, вы заметите, что между ними нет никакой разницы. Таким образом, все звонки в 4G используют технологию IP-телефонии, которой нет в сетях 3G.
referat911.ru
Так до реального 4G еще далеко?
Как мы уже упоминали выше, ни WiMAX ни LTE пока не рассматриваются союзом ITU как технология 4G. Как определено в семействе стандартов IMT Advanced, чтобы стать 4G, данные технологии должны обладать пиковыми скоростями примерно в 100Мбит/сек на устройствах высокой мобильности (вроде сотовых телефонов) и примерно 1Гбит/сек на стационарных устройствах (вроде домашнего модема 4G).
Подобно тому, как стандарт 2,75G EDGE (разработанный для многократного увеличения скоростей передачи данных по сравнению с 2G GPRS) был внедрен до 3G, текущие реализации WiMAX и LTE по большей части рассматриваются как временные решения, которые обеспечивают значительное увеличение скоростей, тогда как WiMAX 2 (основанный на спецификации 802.16m) и LTE Advanced рассматриваются как конечные решения. Обе технологии нацелены на принятие со стороны ITU, но обе пока также слишком далеки от окончательной реализации.
В США компании T-Mobile и AT&T перешли на UMTS и различные разновидности HSDPA/HSUPA, тогда как компании Sprint Nextel и Verizon Wireless поддерживают сети EV-DO. Скорости скачивания варьируются от провайдера к провайдеру и зависят от ряда факторов, но в среднем составляют 600-1400Кбит/сек.
Компания Sprint, однако, предпочла пойти по пути WiMAX. И хотя до "реального” 4G ей еще далеко, уже сейчас ее сети Clearwire WiMAX обеспечивают скорости в 3-6Мбит/сек.
По нашим предположениям, в обозримом будущем сетевые операторы будут поддерживать свои сети 2G и 3G, и также будут обеспечивать узкополосный доступ в Интернет при приемлемой зоне покрытия. В свою очередь сети WiMAX и LTE изначально будут развернуты как дополнение с более высокой скоростью передачи данных. И многорежимные мобильные устройства (как, например, EV-DO/WiMAX и HSPA/LTE) будут обеспечивать пользователей лучшими качествами обоих сетей. Тогда как операторы параллельно будут строить свои сети 4G.
В Швеции развернута первая коммерческая сеть 4G
Первая в мире базовая станция, обеспечивающая работу коммерческой сети высокоскоростной сети мобильной передачи данных четвертого поколения была развернута в столице Швеции, городе Стокгольме. По меньшей мере, так утверждается в анонсе, сделанном шведским национальным оператором телекоммуникаций, компанией Telia. Лидером в развертывании также относящейся к 4G технологии высокоскоростной передачи данных LTE (Long Term Evolution), по мнению Карла-Генрика Сванберга (Carl-Henric Svanberg), исполнительного директора Ericsson, является Verizon, провайдер мобильной связи из США.
Хотя Telia заявила, что подключила базовую станцию 4G к собственной IP-сети и тестовой сети, принадлежащей Ericsson, реальная коммерческая эксплуатация не начнется ранее 2010 г., когда ожидается массовое появление на рынке 4G-модемов. Verizon определила те же временные рамки для доступности своих LTE-сервисов. Согласно заявленным характеристикам, технологии передачи данных следующего поколения обеспечат приблизительно десятикратное увеличение пропускной способности – 60-100 Мбит/с по сравнению с 6-10 Мбит/с в современных 3G-сетях с поддержкой HSPA (High Speed Packet Access).
Verizon планирует покрыть сетями с поддержкой LTE 25-30% рынка в первый год развертывания, а полностью континентальную часть США и Гавайи обеспечить покрытием к 2015 г. Для американских провайдеров задача обеспечения повсеместного охвата территории несколько упрощается благодаря тому, что используемый 700 МГц диапазон волн позволяет каждой базовой станции обслуживать впятеро большую площадь по сравнению со шведскими станциями, работающими в диапазоне 3,6 ГГц. Кроме того, маркетологам из Швеции придется аккуратно отнестись к показателям рекламируемой пропускной способности, поскольку правительственное агентство по защите прав потребителей пригрозило значительными штрафами в случае несоответствия обещаемых характеристик фактическим.
Некоторые консалтинговые компании, специализирующиеся в области телекоммуникаций, подвергают критике развертывание сетей 4G, и даже концепцию 4G в целом. «Слабость телекоммуникационной индустрии состоит в том, что как только приходит время зарабатывать на проведенных инвестициях, она мчится к новым технологиям» – заявил Бенгт Нордстрем (Bengt Nordström), исполнительный директор и основатель шведской компании Northstream, и напомнил, что для становления технологий 2G и 3G потребовалось четыре-пять лет после их первоначального запуска.
Датская компания Strand Consult и вовсе называет концепцию 4G «медийным изобретением», указывая на то, что хотя внедрение LTE и ведет за собой развертывание новых радиосетей с отличной от используемых ныне технологией, все же сама технология LTE является частью 3G-стандарта IMT-2000. «Мы знаем, что заказчики, приобретающие услуги мобильной передачи данных, не покупают 1G, 2G, 3G или 4G, а интересуются и платят за возможность подключения и использования доступных сервисов» – указывают специалисты компании.
Контент для 4G
Новые возможности в передаче огромных объемов данных, которые предоставляются технологиями группы 4G, уже сейчас заставляют поставщиков мобильного контента задуматься о расширении своего бизнеса. Если сегодня основным товаром на этом рынке являются мелодии и простенькие игры, то появление 4G сделает намного более актуальным мобильное телевидение, video-on-demand (VOD — «видео по запросу»), «продвинутые» игры и т.п. Кроме того, благодаря 4G станут возможны мобильные видеоконференции (видеочаты) и мобильные peer-to-peer-сети. По прогнозам исследовательской компании Screen Digest, к 2011 году во всем мире будет насчитываться по меньшей мере 140 млн подписчиков сервисов мобильного телевидения. Ежегодный совокупный доход этого рынка через пять лет достигнет показателя в 4,7 млрд евро. Аналитики полагают, что потенциально сервисы мобильного ТВ могут приносить гораздо большую прибыль, чем игры и музыка для сотовых аппаратов.
Объем рынка мобильных игр в настоящее время составляет порядка 1,6 млрд евро, причем 50% из этой суммы приходится на Южную Корею и Японию. К 2011 году этот рынок увеличится ненамного и будет оцениваться в 2 млрд евро. Причиной столь незначительного роста специалисты Screen Digest называют стремление сотовых операторов сфокусироваться на музыкальных и телевизионных мобильных сервисах, а не на играх. На рынке музыкального мобильного контента в течение следующих пяти лет, напротив, будет наблюдаться взрывной рост. Объем рынка в сравнении с показателями 2006 года увеличится в 8 раз и составит 1,47 млрд евро. Одним из основных факторов роста станет доступность подписных сервисов, которые предлагают пользователям не только аудиотреки, но и сопутствующие (в том числе мультимедийные) материалы. Хотя к 2011 году большинство музыкальных композиций сотовые абоненты будут, как и сегодня, загружать на мобильники с персональных компьютеров.
freepapers.ru
Реферат на тему:
4G (от англ. fourth generation — четвёртое поколение) — перспективное (четвёртое) поколение мобильной связи, характеризующееся высокой скоростью передачи данных и повышенным качеством голосовой связи. К четвёртому поколению принято относить перспективные технологии, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью, превышающей 100 Мбит/с подвижным абонентам и 1 Гбит/с стационарным.
Сектор радиосвязи МСЭ (МСЭ-R) завершил проведение оценки шести представлений в отношении возможной технологии международной подвижной беспроводной широкополосной связи 4G, известной под названием IMT-Advanced. В результате согласования этих предложений двум технологиям "LTE-Advanced" и "WirelessMANAdvanced" было присвоено официальное обозначение IMT-Advanced, что позволило их квалифицировать в качестве подлинных технологий 4G.[1].
Основные исследования при создании систем связи четвёртого поколения ведутся в направлении использования технологии ортогонального частотного уплотнения OFDM[2].
Системы связи 4G основаны на пакетных протоколах передачи данных. Для пересылки данных используется протокол IPv4, а также, в будущем планируется поддержка IPv6.
Сейчас во многих технически развитых странах ещё используются технологии 3G и 3,5G. Впрочем, многие страны стремятся сразу перейти к сетям 4G, «перескочив» 3G. По этому же стандарту строятся сети в США, Японии, Корее, Китае и Никарагуа. 14 декабря 2009 года Шведская телекоммуникационная компания TeliaSonera объявила о запуске первой в мире коммерческой сети четвёртого поколения стандарта LTE в Стокгольме и Осло.[3] Первым городом в России, поддерживающим стандарт LTE, стала Казань [4].
С технической точки зрения, основное отличие сетей четвёртого поколения от третьего, заключается в том, что технология 4G полностью основана на протоколах пакетной передачи данных, в то время как 3G соединяет в себе передачу голосового трафика и «пакетов». Для «голоса» в 4G предусмотрена технология VoIP, позволяющая совершать голосовые звонки, применяя быструю «пакетную» передачу данных.
Международный союз электросвязи и 4G Alliance (основными участниками которого является ZTE Corporation и другие китайские компании) определяют технологию 4G как следующий этап развития беспроводной телекоммуникации, которая позволит достичь скорости передачи данных до 1 Гбит/с в условиях стационарного применения и до 100 Мбит/с в условиях обмена данными с мобильными устройствами доступа. Технология 4G, в частности, позволит абонентам смотреть многоканальные телетрансляции высокой чёткости и управлять домашней бытовой техникой с помощью мобильного устройства, совершать дешёвые междугородные телефонные звонки.
Для этой системы связи используется диапазон сантиметровых волн (3600MHz), не так хорошо проходящих через здания, как дециметровые волны 3G системы. Сантиметровые волны при высоких уровнях сигнала могут оказывать биологическое воздействие, возможно поэтому стандарт 4G не принят МККР.
Оператор сотовой связи МТС запустил в коммерческую эксплуатацию сеть четвертого поколения (4G) на базе технологии LTE в Узбекистане. Сеть развернута в центральной части Ташкента в частотном диапазоне 2,5-2,7 ГГц, лицензию на использование которого узбекская дочерняя компания МТС получила в октябре 2009 года. Поставщиком оборудования для строительства сети является китайская Huawei Technologies. [5]
ИП ООО COSCOM (предоставляющее свои услуги под торговой маркой UCell), второй оператор сотовой связи в Узбекистане, сообщает о запуске мобильной сети четвертого поколения 4G, работающего по протоколу LTE (Long-Term Evolution). Теперь компания может предложить услуги на базе нового поколения мобильного широкополосного доступа к сети на скоростях до 100 Мбит/с.
Следует отметить, что UCell является частью группы TeliaSonera, которая является первой в мире, запустившей коммерческие услуги 4G в 2009 году для своих клиентов в Стокгольме и в Осло. В 2010 году расширение 4G сети TeliaSonera продолжается в 25 городах и зон отдыха в Швеции и 4 городов в Норвегии. До конца 2010 года TeliaSonera также внедрили коммерческие сети 4G для клиентов в Финляндии, Дании и Эстонии, а в апреле 2011 и в Литве. [6]
Ассоциация глобальных поставщиков мобильных технологий GSA опубликовала отчет, в котором сообщается о том, что на данный момент существует более сотни пользовательских устройств, поддерживающих технологии 4G/LTE. Сотня гаджетов – результат плодотворной работы 35 производителей. Подробнее на o4G.Ru
17 июня 2011 года в Тирасполе между компаниями СЗАО "Интерднестрком" и Alcatel-Lucent Украина был подписан контракт о строительстве в Приднестровье мобильной сотовой сети 4-ого поколения на базе технологии LTE. Реализация проекта позволит решить существующие на сегодняшний день проблемы широкополосного, в том числе беспроводного, доступа, а также обеспечить необходимые скорости передачи данных на годы вперед. Приднестровский проект LTE в своем роде тоже будет уникальным, так как будет реализован на частотном диапазоне, который будет впервые применен в Европе в коммерческих целях. 4G появится в Приднестровье уже в текущем году, а полностью строительство завершится в 2012-том. Технологии четвертого поколения мобильной связи позволяют не только качественно повысить уровень предоставляемых услуг связи и запустить новые сервисы. 4G сможет обеспечить совершенно новые технологические решения и в других сферах: телемедицина, безопасность и охрана общественного порядка, дистанционное образование, транспортное управление. Партнер IDC компания Alcatel-Lucent является одним из мировых лидеров в области инфо-телекоммуникационных решений. СЗАО "Интерднестрком" уже имеет успешный опыт реализации крупных проектов с компанией Lucent Technologies (до ее слияния с компанией Alcatel в декабре 2006 года), и основу сотовой мобильной сети в Приднестровье составляет оборудование производства именно этой компании.
wreferat.baza-referat.ru
Четвёртое поколение сотовой связи: Интернет в мобильнике со скоростью 2,5 Гбит/с – реальность или миф?
Несмотря на то, что во всём мире ещё происходит постепенный переход от второго поколения сотовой связи к третьему, вот уже около 5 лет ведутся разработки четвёртого поколения. Что предложит новая технология? Сколько будет стоить её использование и внедрение? Когда начнётся коммерческое использование? Об этом и о других тонкостях 4G в нашем материале...
Бурное развитие мобильности и Всемирной Паутины привело к тому, что сегодня новейшие коммуникационные сервисы, предлагаемые операторами сотовой связи, касаются именно Интернета, возможностей передачи более высококачественного звука, а в недалеком будущем и видео. Однако всё это требует широких каналов связи. Наиболее распространённый стандарт на территории Европы – это сотовая сеть второго поколения, носящая название GSM (сокращенно от GlobalSystemforMobiletelecommunications). Скорость передачи данных внутри неё не превышает 9,6 кбит/с, что очень мало даже по меркам десятилетней давности.
Решить проблему узкого канала сетей GSM был призван стандарт GPRS (GeneralPacketRadioService), известный как 2.5G или поколение «два с половиной». Такое название он получил по той причине, что стал промежуточным между вторым (2G) и третьим (3G) поколением. По сути, это надстройка над GSM, чтобы сделать доступным (то есть более быстрым и дешёвым) пользование сетью Интернет.
Сотовая связь третьего поколения сегодня предлагает такие сервисы, как видеозвонок и высокоскоростной мобильный доступ в Интернет. Тем не менее, это далеко не предел развития современных технологий. Уже сейчас разрабатывается и тестируется четвёртое поколение мобильных сетей. Из главных его преимуществ можно выделить следующие: высокие скорости передачи данных, сравнимые с наземными сетями; возможность передачи высококачественного звука и видео; объединение существующих стандартов связи (2G, 3G, Wi-Fi, WiMAX и др.) в единый совместимый стандарт.
Путь от 1 G до 4 G: 30 лет эволюции
Прежде чем перейти к подробному описанию перспектив четвёртого поколения сотовой связи, давайте проследим эволюцию мобильных коммуникаций, которая берёт свое начало во второй половине прошлого века.
Эволюция стандартов сотовой связи
| Поколение | 1G | 2G | 2.5G | 3G | 3.5G | 4G |
Начало разработок | 1970 | 1980 | 1985 | 1990 | <2000 | 2000 |
Реализация | 1984 | 1991 | 1999 | 2002 | 2006-2007 | 2008-2010 (?) |
Сервисы | аналоговый стандарт, синхронная передача данных со скоростью до 9,6 кбит/с | цифровой стандарт, поддержка коротких сообщений (SMS) | большая ёмкость, пакетная передача данных | ещё большая ёмкость, скорости до 2 Мбит/с | увеличение скорости сетей третьего поколения | большая ёмкость, IP-ориентированная сеть, поддержка мультимедиа, скорости до сотен мегабит в секунду |
| Стандарты | AMPS, TACS, NMT и др | TDMA, CDMA, GSM, PDC | GPRS, EDGE, 1xRTT | WCDMA, CDMA2000, UMTS | HSDPA | единый стандарт |
| Ширина канала | 1,9 кбит/с | 14,4 кбит/с | 384 кбит/с | 2 Мбит/с | 3-14 Мбит/с | 1 Гбит/с |
Сеть | PSTN* | PSTN* | PSTN*, сеть пакетной передачи данных | сеть пакетной передачи данных | сеть пакетной передачи данных | Интернет |
*PSTN – Public Switched Telephone Network
Несмотря на то, что самое первое поколение сотовой связи было реализовано лишь к середине 80-х годов прошлого века, попытка построить мобильную сеть относится ещё к 1946 году, когда её попытались сделать в городе Сент-Луисе. Тем не менее, тогда эксперимент не получил достаточного признания, чтобы развиться в нечто большее.
1G
Спустя полтора десятилетия к идее беспроводной общедоступной сотовой связи вернулись ещё раз. Самым известным из первого поколения стандартов является NMT (NordicMobileTelephonesystem). Его окончательные спецификации были приняты в 1978 году пятью скандинавскими странами (Данией, Финляндией, Исландией, Норвегией и Швецией).
Для современного человека, привыкшего к слову «цифра», выражение «аналоговая сотовая связь» будет звучать как-то дико. Тем не менее, всё первое поколение было аналоговым. Впрочем, если разобраться, тогда понятие «мобильный Интернет» отсутствовало в принципе, поэтому точность и скорость цифровых каналов не требовались.
Стандарт NMT работает в диапазоне частот 453,0-457,5 МГц, используя до 180 каналов связи по 25 кГц каждый. Радиус действия одной базовой станции достигает 5-25 км в зависимости от нагрузки на каждую из них.
В 1983 году была разработана модернизированная версия NMT-900 (первая условно называлась NMT-450), работавшая на частоте 900 МГц. Выход обновлённого стандарта позволил уменьшить размеры телефонных аппаратов, а также добавить несколько новых сервисов.
Тем не менее, спустя некоторое время NMT отошёл на второй план, уступив дорогу более прогрессивным цифровым стандартам. Вполне естественно, что первое поколение сотовой связи не смогло с ними конкурировать. Даже несмотря на то, что качество аналоговой беспроводной связи в целом было удовлетворительным, разговор можно было легко перехватить и расшифровать.
2 G
Принципиально новым подходом к передаче информации (в частности, голоса) отличалось второе поколение мобильных коммуникаций. На этот раз в его основу легли цифровые стандарты, которых насчитывается четыре. Наибольшее распространение получили GSM и CDMA (CodeDivisionMultipleAccess). Первый из них пришёл на смену NMT и применяется по сей день преимущественно в Европе, а также в США.
Что касается CDMA, то он был разработан компанией QUALCOMM, а его коммерческое применение началось в 1995 году (GSM – в 1991 году). Несмотря на то, что CDMA был представлен на несколько лет позже своего основного конкурента, GSM, он имеет ряд преимуществ. В первую очередь это относится к скорости передачи данных. Если у GSM предел не превышает 9,6 кбит/с, то у CDMA вызов начинается с 9,6 кбит/с, а потом распространяется до 1,23 Мбит/с.
Ещё одним важным отличием является использование распределённого спектра. Для оборудования такой сигнал будет выглядеть небольшим возвышением над обычным уровнем шума. В связи с этим его крайне сложно обнаружить и идентифицировать. Подобный метод также используется в военных целях, так что во время разговора по CDMA-телефону вы можете быть уверены в надёжной защите от случайного подслушивания.
2.5 G
Несмотря на то, что разработки третьего поколения сотовой связи стали вестись практически сразу после начала использования на коммерческой основе GSM, даже по сей день оно имеет крайне ограниченное распространение. Вместо него почти повсеместно доступно промежуточное поколение 2.5G, реализованное в виде стандарта GPRS.
Стандарт GPRS использует базовые станции GSM для передачи данных, что делает его внедрение достаточно простым. Кроме того, он настроен на пакетный обмен информацией, что подходит в первую очередь для доступа в Интернет, а также позволяет находиться все время подключенным к Сети и при этом принимать звонки по обычным каналам (при звонке соединение по GPRS временно приостанавливается, но не обрывается).
В целом, GPRS и был создан с целью реализовать понятие «мобильный Интернет». Необходимость доступа из сотовых сетей во Всемирную Паутину и различные корпоративные сети присутствовала уже достаточно давно. Так, к примеру, служащий какой-либо компании в случае возникновения потребности может срочно подключиться к сети своего предприятия при помощи ноутбука и мобильного телефона с поддержкой сервиса GPRS (которым сегодня оснащаются большинство аппаратов).
Тем не менее, скорость передачи данных при использовании GPRS оставляет желать лучшего. Официально максимальный его предел равен 115 кбит/с. Тем не менее, в реальности обмен информацией производится не быстрее, чем на скорости 40-50 кбит/с, что в два раза меньше теоретического максимума. По сегодняшним меркам такой пропускной способности не хватит для комфортного серфинга по Интернету. Как раз эту проблему и должны будут решить стандарты третьего поколения, чьи пропускные каналы будут куда как шире.
3G
Всего существует три основных стандарта 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service), CDMA2000 и WCDMA (Wide CDMA). Все они настроены на пакетную передачу данных и, соответственно, на работу с цифровыми компьютерными сетями, включая Интернет. Скорость передачи данных в новом поколении стандартов может достигать 2,4 Мбит/с. Это позволит поднять качество звука, а также добавить такой сервис, как видеозвонок, о котором, вероятно, слышали уже многие. Мобильный Интернет теперь станет доступнее и значительно быстрее.
Кроме того, при необходимости сеть 3G может быть наложена на уже ранее развёрнутую GSM или другой стандарт второго поколения. Это возможно по причине использования разных радиосетей этими стандартами. В результате оператор мобильной связи может добавлять новые сервисы по мере появления необходимости в них. А по причине того, что на сегодняшний день все телефоны пока являются двухстандартными (то есть могут работать как в 2G, так и в 3G), у пользователей не возникнет проблемы выбора.
3.5 G
Учитывая то, что некоторые страны уже практически полностью перешли на 3G (в частности, Япония, где абонентов такой сотовой сети уже 98%), а до внедрения 4G пока ещё достаточно далеко, ожидается появление так называемого поколения 3.5G, которое получит официальное название HSDPA (HighSpeedDownlinkPacketAccess). Причём ожидается оно не только в Японии, но и в Европе. Что интересно, некоторые операторы уже работают с ней в тестовом режиме больше года.
Схема работы стандарта HSDPA (3.5G)
По сути, HSDPA – это просто модернизированный 3G. Если в «оригинальном» третьем поколении средняя скорость обмена данными составляет 384 кбит/с, а максимальная – 2 Мбит/с, то внедрение 3.5G увеличит эти значения до 3 и 14 Мбит/с соответственно.
4G
Что касается четвёртого поколения мобильных коммуникаций, то это будет эволюционное развитие 3G. Инфраструктура стандарта 4G будет базироваться на IP-протоколе (Internet Protocol), что позволит обеспечивать простой и очень быстрый доступ к Интернету. Ещё одним важным свойством 4G является то, что он должен стать единым стандартом. То есть не будет деления на разные GSM, CDMA, UMTS, WCDMA и так далее. Задача потенциального абонента будет заключаться в выборе оператора и сотового телефона, тогда как сегодня ещё нужно выбирать и стандарт.
4G объединит все существующие стандарты
Высокие скорости передачи данных должны будут позволить принимать не только качественный звук, но и видео. Что касается непосредственно самих цифр, то ранее говорилось о 100-200 Мбит/с, а теперь, по самым последним сведениям, различные компании, работающие над 4G (например, японские NTTDoCoMo и NEC), заявляют о скоростях от 1,0 до 2,5 Гбит/с! И это всё не в идеальных лабораторных условиях, а в городе при скорости передвижения до 20-25 км/ч. Согласитесь, перспективы здесь просто огромны.
В основе сотовых сетей четвёртого поколения будет лежать протокол IP
Такие высокие скорости объясняются тем, что в четвёртом поколении используется только пакетная передача данных, тогда как голосовой трафик полностью отсутствует. То есть звук теперь будет передаваться только через протокол IP (получится своеобразная мобильная VoIP-телефония). Подобное решение сравнимо с технологией ADSL. Она, так же как и обычный Dial-up модем, работает через телефонные сети, однако по проводам передаются цифровые, а не аналоговые данные. За счёт этого и достигаются куда как большие числа, чем 56K.
Мобильная связь будет доступна с самых разных терминалов
Сервисы, предлагаемые четвёртым поколением
Помимо этого, в число главных достоинств 4G войдут глобальный роуминг (наконец-то!), а также связь корпоративных сетей, что будет весьма кстати для больших предприятий. Кроме видеозвонков станет доступным также и мобильное телевидение высокой чёткости. Конечно, даже для сотовых телефонов будущего поколения (например, тех, что будут выпускаться через 5 лет) разрешение 1920х1080 будет избыточным, тем не менее, никто не мешает посмотреть всё это на мобильном компьютере, которые также получат к тому времени ещё более широкое распространение.
Далее: перспективы 4G, цена вопроса, вердикт Ferra.ru…
Перспективы 4 G
Как известно, на сегодняшний день самое большое количество абонентов 3G находится в Японии. Крупнейшие гиганты именно этой страны ведут разработку нового поколения мобильной связи. Исходя из этого, крайне просто предугадать, что распространение 4G начнётся как раз со страны восходящего солнца. Следующими на пути внедрения четвёртого поколения, вероятно, станут другие развитые страны Северной Америки, Европы и Азии.
Тестирование сетей четвёртого поколения ведётся уже несколькими операторами. В частности, речь идёт о NTTDoCoMo и Vodafone, развернувших тестовую сеть 4G в Японии. В США аналогичными экспериментами сегодня занимается NextelCommunications. Ранее также планировалось, что сотовый оператор Telstra проведёт схожие тесты в Австралии.
Что интересно, аналитики прогнозируют значительный шаг вперёд в этом направлении и для России. Дело в том, что сейчас в нашей стране используется оборудование, которое было установлено ещё десятилетия назад. Поэтому любые изменения будут носить скорее революционный, нежели эволюционный характер. То есть это означает, что для внедрения новых технологий придётся менять чуть ли не весь парк оборудования.
На сегодняшний день третье поколение сотовых сетей только начинает внедряться на территории России. Это делается с целью расширения сервисов, так как второе поколение (в частности, GSM) практически полностью себя исчерпало. Тем не менее, 3G – это далеко не предел. Несмотря на достаточно высокие скорости передачи данных внутри таких сетей, уже идёт разговор о промежуточном между 3G и 4G поколении 3.5G.
Сегодня российские операторы находятся на условно называемом этапе «2.75G». Это означает, что переход к полноценному 3G не даст ощутимого для абонентов взлёта качества услуг и скоростей передачи данных. С другой стороны, уже доступно оборудование для 3.5G сетей. Оно позволит передавать телевидение высокой чёткости и обеспечить другие сервисы, требующие большей пропускной способности.
Если говорить о четвёртом поколении, то пока рано прогнозировать сроки его внедрения вообще и на территории России в частности. Дело в том, что это ещё несколько «сырая» технология, требующая определённой доработки. Ожидается, что 4G выйдет на мировую арену возможно даже уже в этом году. Тем не менее, её полномасштабное внедрение на коммерческой основе начнётся не ранее 2010 года, да и то, скорее всего, опять же с Японии. Впрочем, ничего удивительного здесь нет. Если вернуться к таблице, приведённой в начале статьи, можно заметить, что от начала разработок до коммерческого внедрения того или иного стандарта проходило не менее 10 лет. Так что 4G раньше следующего десятилетия ожидать не стоит.
Кстати, не хотят отставать от других и страны бывшего СССР. Так, к примеру, Беларусь уже рассматривает перспективы внедрения 4G. Однако, учитывая то, что на сегодняшний день в ней только начато тестирование стандарта UMTS, а его полномасштабное использование начнется ещё позже, можно предположить, что страна «переступит» через 3.5G и сразу начнёт использовать 4G в 2010-2012 годах.
Цена вопроса
Немаловажным фактором на пути становления нового поколения сотовой связи станет стоимость конечного оборудования как для операторов, так и для абонентов. Пока сложно говорить о конкретных ценах, так как современные «4G-мобильники», ввиду своего технологического несовершенства, будут очень большого размера. Следовательно, пока не будут представлены более приемлемые по размерам модели, их продажа даже не планируется.
Да и в целом несложно предсказать, что всё новое, как обычно, будет очень дорогим. История знает много примеров: первые DVD-приводы обходились под $1000 за экземпляр, а сегодняшняя их замена в лице Blu-ray или HD DVD будет стоить не меньше. То же самое касается и 4G.
Что интересно, в будущем прогнозируется противоборство 4G и стандарта WiMAX (известного как IEEE802.16), который уже сегодня активно продвигается таким гигантом IT-индустрии, как Intel. Для неосведомлённых читателей поясним, что WiMAX – это стандарт широкополосной беспроводной связи, который будет несколько напоминать сотовую сеть, однако его главное предназначение – обеспечение быстрого доступа в Интернет с мобильных компьютеров. Так, к примеру, следующее поколение платформы Intel Centrino будет оснащаться поддержкой не только Wi-Fi, но уже и WiMAX.
По самым последним данным скорости работы WiMAX-сетей будут достигать 75 Мбит/с. 4G на их фоне смотрится несколько более привлекательно. Особенно учитывая то, что четвёртое поколение будет рассчитано не только на доступ в Интернет, но и на аудио- и видеокоммуникации.
Исходя из всего этого, можно предложить, что начальная стоимость клиентского оборудования (то есть мобильного телефона стандарта 4G) будет составлять в среднем от $300 до $750 (как раз столько и стоит сегодня соответствующий комплекс микросхем WiMAX для компьютера). К 2010-2011 годам WiMAX и 4G могут сравняться в цене, которая, возможно, составит порядка $100-200.
Тем не менее, будем надеяться, что WiMAX и 4G не станут прямыми конкурентами, так как очередная война стандартов ни к чему хорошему не приведет. Лучше будет, если первая останется исключительно компьютерной сетью, тогда как вторая будет позволять работать с мобильными телефонами, а также при необходимости обмениваться данными и с базовыми станциями WiMAX. Тогда WiMAX по сути станет частью глобальной мобильной сети, которая и будет названа 4G.
Если говорить о сложностях, которые могут возникнуть при реализации четвёртого поколения мобильной связи, то самой большой проблемой является борьба со вторичными сигналами. Они образуются в результате отражения от крупногабаритных объектов, вроде зданий. Кстати, в случае с WiMAX такая проблема не столь актуальна: сигнал без особых проблем «пробивает» различные препятствия, немного в итоге ослабевая.
Кроме того, придётся решить проблему поддержания высокой скорости передачи данных при передвижении на больших скоростях. Ведь 1 Гбит/с пока можно получить только практически стоя на одном месте, тогда как если двигаться пешком, то скорость упадёт. Если же перемещаться в автомобиле или (что ещё хуже) в высокоскоростном поезде, речи даже о 100 Мбит/с пока идти не может.
Вердикт Ferra.ru
Подведём итоги. В ближайшие 2-3 года завершится практически полный переход на сети третьего поколения. Хотя 2G ещё будет сохраняться, почти все сотовые операторы будут уже предлагать сервисы, реализуемые с помощью 3G.
Вслед за 3G последует внедрение 3.5G в виде HSDPA. Эта модернизация увеличит в несколько раз скорость передачи данных третьего поколения. По сути HSDPA для 3G станет чем-то вроде GPRS для GSM. На сегодняшний день новый стандарт уже тестируется многими операторами, а производители мобильных телефонов уже разрабатывают соответствующие модели. С его появлением абоненты смогут «потрогать» перспективы, предлагаемые 4G.
Кстати, специалисты прогнозируют возможный скачок российских операторов сразу на 3.5G, минуя полноценную реализацию 3G. Некоторые производители оборудования (например, NEC) уже ведут переговоры с отечественными мобильными компаниями по поставке соответствующих устройств, которые позволят сделать куда как менее болезненный эволюционных переход к HSDPA.
Что касается 4G, то на сегодняшний день эта технология только-только стала выходить за двери испытательных лабораторий. Тем не менее, перспективы у неё просто огромные. Во-первых, это невообразимые по современным меркам скорости передачи данных, которые могут даже поспорить с оптоволоконными сетями. А во-вторых, это единый стандарт связи, который позволит обеспечивать связь между корпоративными сетями, сетями Wi-Fi, WiMAX, а следствием этого будет глобальный роуминг, что значительно удешевит разговоры (не важно какие – аудио или видео).
www.ronl.ru
3G - «третье поколение», набор услуг, которые объединяют как высокоскоростной мобильный доступ с услугами сети Интернет, так и технологию радиосвязи, которая создает канал передачи данных.
3G - это не просто быстрый доступ к Интернету, это кардинально новый подход к общению, доступу к информации и т. д. Другими словами, те возможности и те устройства, которые традиционно рассматривались как исключительно стационарные, станут мобильными. Пользователь сможет не только разговаривать со своим собеседником, но и видеть его с помощью видеотелефона, путешествовать по сети Интернет, вести бизнес, обучаться, развлекаться и все это с помощью небольшого устройства, напоминающего сегодняшний сотовый телефон. Естественно, такие услуги требуют высокоскоростной передачи данных. Для этого предусматривается пошаговая модернизация существующих сетей мобильной связи, которые изначально проектировались в расчете на узкополосную передачу данных, до широкополосных сетей, обеспечивающих необходимую скорость для мобильных услуг мультимедиа и доступа к Интернету.
Основой мобильной связи третьего поколения станет технология IP, которая основана на пакетной передаче данных, что означает постоянное пребывание абонента в режиме on-line; при этом оплачиваться будет только объем переданной и полученной информации, а не время соединения, как это происходит сегодня.
Для реализации систем третьего поколения разработаны рекомендации по глобальным унифицированным стандартам мобильной связи: обеспечение качества передачи речи, сравнимого с качеством передачи в проводных сетях связи; обеспечение безопасности, сравнимой с безопасностью в проводных сетях; обеспечение национального и международного роуминга; поддержка нескольких местных и международных операторов; эффективное использование спектра частот; пакетная и канальная коммутация; поддержка многоуровневых сотовых структур; взаимодействие с системами спутниковой связи; поэтапное наращивание скорости передачи данных вплоть до 2 Мбит/с. Несмотря на то что конечная цель для всей индустрии телекоммуникаций - создать единую всемирную среду мобильной связи, поддерживающую широкополосные системы и обеспечивающую глобальную мобильность, в результате, скорее всего, возникнет некоторое семейство стандартов, обеспечивающее услуги третьего поколения.
Сети третьего поколения 3G работают на частотах дециметрового диапазона около 2 ГГц, передавая данные со скоростью 2 Мбит/с. Они позволяют организовать видеотелефонную связь, смотреть на мобильном телефоне фильмы и телепрограммы и т. д. В мире сосуществуют два стандарта 3G: UMTS (или W-CDMA) и CDMA2000. UMTS распространен в основном в Европе, CDMA2000 - в Азии и США. По данным Wireless Intelligence, на конец ноября 2006 г. в мире насчитывалось 364 млн абонентов 3G, из них 93,5 млн. были подключены к сетям UMTS и 271,1 млн - к СDMA2000.
Решение этой проблемы (совместимость стандартов и глобальный роуминг) абсолютно аналогично уже применяющемуся сегодня - разработка много модовых терминалов, способных работать в двух и более стандартах.
Термин 3G используется для описания сервисов мобильной связи стандарта следующего (третьего) поколения, которые обеспечивают более высокое качество звука, а также высокоскоростную интернет-связь и мультимедийные сервисы. Мобильные сети третьего поколения (3G) отличаются от сетей второго поколения (2G), таких как например цифровой стандарт мобильной связи GSM и переходного поколения (2.5G), таких как например GPRS - гораздо большей скоростью передачи данных, а также более широким набором и высоким качеством предоставляемых услуг.
Хотя существует много различных интерпретаций того, что представляет собой 3G, единственным определением, принимаемым универсально, является определение, опубликованное Международным Институтом Электросвязи (ITU). ITU, работающий с промышленными организациями по всему миру, определяет и утверждает технические требования и стандарты, а также правила использования спектра для систем 3G в рамках программы IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000). IMT-2000 - это рекомендации, разработанные Международным Институтом Электросвязи (ITU), касающиеся вопросов использования частотного спектра и технических особенностей для всего семейства стандартов 3-го поколения. Рекомендации описывают пути эволюции существующих в мире стандартов 2-го поколения в стандарты 3-го поколения. ITU требует, чтобы сети IMT-2000 (3G), помимо прочих свойств, обеспечивали улучшенную емкость системы и эффективность использования спектра для систем 2G и поддерживали сервисы передачи данных со скоростями - минимум 144 кбит/с, при использовании в мобильном режиме (не в помещениях), и максимум 2 Мбита/с, в не мобильных условиях (в помещениях).
Основываясь на этих требованиях, в 1999 году ITU одобрил пять радио интерфейсов для стандартов IMT-2000, как часть рекомендаций ITU-R M.1457. CDMA2000 - это один из пяти упомянутых стандартов. Он также известен под названием IMT-CDMA Multi Carrier в классификации ITU.
CDMA-2000 3G предлагает практически осуществимое решение для любого существующего на рынке сотового или PCS оператора - а также операторов, уже имеющих новую лицензию 3G. CDMA-2000 был разработан таким образом, что любой беспроводный носитель, вне зависимости от интерфейса, частоты или стандартов базовой сети, может извлечь пользу из его спектральной эффективности. С учётом специфики существующих в мире на сегодняшний день сетей сотовой связи, были разработаны варианты миграции этих сетей в сети третьего поколения.
В продолжение описания преимуществ сетей третьего поколения, можно утверждать, что помимо услуг интернет доступа и видеоконференц-связи, клиенты 3G смогут воспользоваться удаленным доступом к корпоративной сети. Третье поколение сотовой связи в корне изменит такое понятие, как мобильная работа. Сотрудник сможет выполнять свои задачи в любом месте, даже не выходя из дома.
Важным элементом услуг 3G станет мобильная электронная коммерция, когда оплатить товары и услуги можно будет через мобильный телефон. Он тем самым превратится в виртуальный кошелек. Кроме того, разработчики всерьез рассматривают возможность запуска такой услуги, как удаленная медицинская диагностика. IMT-2000 обеспечивает:
1. высокую скорость передачи данных как внутри помещений, так и на открытой местности;
2. симметричную и асимметричную передачу данных;
3. поддержку канальной и пакетной коммутации для обеспечения таких сервисов, как Internet Protocol (IP) и Real Time Video;
4. высокое качество голоса, не уступающее качеству голоса при передаче по проводной линии;
5. большую компактность спектра и более эффективное его использование;
6. возможность глобального роуминга.
Программа IMT-2000 базируется на ряде признаков, определяющих принципы построения систем 3-го поколения и их архитектуру. Уже на первом этапе развертывания они должны обеспечивать определенные значения скорости передачи для различных степеней мобильности абонента (т. е. разных скоростей его движения) в зависимости от величины зоны покрытия:
до 2,048 Мбит/с при низкой мобильности (скорость менее 3 км/ч) и локальной зоне покрытия;
до 144 кбит/с при высокой мобильности (до 120 км/ч) и широкой зоне покрытия;
до 64 (144) кбит/с при глобальном покрытии (спутниковая связь).
Сегодня в мире существуют две основные конкурирующие концепции 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems - универсальная мобильная телекоммуникационная система), поддерживаемая европейскими странами, и CDMA 2000 (Code Division Multiple Access - мультидоступ с кодовым разделением каналов), сторонниками которой традиционно являются азиатские страны и США. В принципе эти две технологии предполагают два различных подхода к организации сетей 3G: революционный (UMTS) и эволюционный (разновидности CDMA - CDMA2000, CDMA2000 IX, CDMA2000 IX EvDo). Эволюционный путь подразумевает сохранение частот и постепенный переход к новым технологиям, путем наращивания технических мощностей оператора. UMTS - совершенно новый стандарт, в то время как разновидности CDMA, предложенные для 3G, являются развитием уже эксплуатирующейся в мире технологии второго поколения cdmaOne (IS-95).
В настоящее время сети 3G уже работают в Азии, США, в то время как в Европе существует пока только в тестовых вариантах. Наиболее впечатляющих успехов в области 3G на мировом фоне добилась Япония. Там сегодня работают два оператора, которые предоставляют услуги третьего поколения, - это NTT DoCoMo и KDDI. К 2003 году в Японии появится третий оператор, владеющий сетью 3G - J-Phone Communications. Используя CDMA2000 и WCDMA технологии, первые всемирные коммерческие 3G сети уже обслуживают миллионы абонентов. К концу октября 2002 года, KDDI подключил 3,9 миллиона абонентов CDMA2000, NTT DоCоMо - 149,000 абонентов FOMA (WCDMA). Также к концу октября общее количество абонентов в Корее составило более чем 15 миллионов абонентов CDMA2000. По данным на 16 декабря 2002 года в мире запущено 32 сети третьего поколения в 16 странах.
Переходное поколение 3.5G представлено стандартом HSDPA.
Для сотовых сетей сегодня существует несколько протоколов, увеличивающих скорость передачи данных. Однако фактически ни один из них не способен экономить ресурсы мобильной сети, что делает такой трафик дорогим и неэффективным. Задуманный ведущими производителями инфраструктурного оборудования мобильной связи протокол HSDPA призван повысить производительность сети именно за счет более эффективного использования радиоканала, в частности сокращением задержек при передаче пакетов. Технология HSDPA не несет в себе ничего нового, но изменяет представление пользователя о мобильных сетях передачи данных третьего поколения.
HSDPA (англ. High-Speed Downlink Packet Access - высокоскоростная пакетная передача данных от базовой станции к мобильному телефону) - стандарт мобильной связи, рассматривается специалистами как один из переходных этапов миграции к технологиям мобильной связи четвертого поколения (4G). Максимальная теоретическая скорость передачи данных по стандарту составляет 14,4 Мбит/сек., практическая достижимая в существующих сетях - около 3 Мбит/сек. аналоговый сотовый адаптивный модуляция
По сравнению с UMTS, в сети HSDPA можно передавать в три раза больше данных и поддерживать вдвое больше пользователей на одну соту.
В ее основе лежит теория, согласно которой при сопоставимых размерах сот применение много кодовой передачи позволяет достигать пиковых скоростей порядка 10 Мбит/с (теоретически максимальная скорость передачи данных в этих условиях составляет 14,4 Мбит/с).
Стандарты 3GPP, которые станут пятой версии, нацелены на дальнейшее увеличение пропускной способности: достижение пиковых скоростей порядка 20-30 Мбит/с при помощи технологии Multiple и иных способов применения антенных решеток.
Кроме того, HSDPA значительно улучшает качество предоставляемых абоненту мультимедийных услуг (именно за счет высокой скорости задержка становится неощутимой, а объем передаваемой информации увеличивается). По словам главного аналитика Gartner Group по вопросам мобильной инфраструктуры Джейсона Чепмена, “ позиционирование HSDPA поможет ускорить внедрение сетей 3G. Эта технология предоставляет новые возможности для поддержки приложений, включая загрузку сетевого контента”.
Поколение 4G
4G - четвёртое поколение мобильной связи, характеризующееся высокой скоростью передачи данных и повышенным качеством голосовой связи.
К четвёртому поколению относятся технологии, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью, превышающей 100 мбит/с. Примерами технологий 4G являются Wi-Fi и WiMax, имеющие теоретический предел скорости передачи в 1 гбит/с. Для сравнения максимальная скорость передачи через GSM (2G) составляет 240 кбит/с, а в 3G - около 10 мбит/с.
4G основан на протоколах пакетной передачи данных. Для пересылки данных используется протокол IPv6. Для передачи данных используются частоты 40 и 60 GHz. Для чёткого приёма и передачи планируют применять адаптивные антенны, которые смогут подстраиваться под конкретную базовую станцию.
Международный союз телекоммуникаций определяет технологию 4G как технологию беспроводной коммуникации, которая позволяет достичь скорости передачи данных до 1 Гбит/с в условиях движения источника или приемника и до 100 Мбит/с в условиях обмена данными между двумя мобильными устройствами. Пересылка данных в 4G осуществляется по протоколу IPv6 (IP версии 6). Это заметно облегчает работу сетей, особенно если они различных типов.
Для обеспечения необходимой скорости используются частоты 40 и 60 GHz. Создатели приемопередающего оборудования для 4G применили испытанный в цифровом вещании прием - технологию мультиплексирования с ортогональным разделением частот OFDM. Такая методика манипулирования сигналом позволяет значительно “уплотнить” данные без взаимных помех и искажений. При этом происходит разбиение по частотам с соблюдением ортогональности: максимум каждой несущей волны приходится на тот момент, когда соседние имеют нулевое значение. Этим исключается их взаимодействие, а также более эффективно используется частотный спектр - не нужны защитные “противоинтерференционные” полосы. Для передачи сигнала применяется модуляция со сдвигом фазы (PSK и ее разновидности), при которой пересылается больше информации за отрезок времени, или квадратно амплитудная (QAM), более современная и позволяющая выжать максимум из пропускной способности канала. Конкретный тип выбирается в зависимости от требуемой скорости и условий приема. Сигнал разбивается на определенное количество параллельных потоков при передаче и собирается при приеме.
Принят единый стандарт передачи данных в рамках LTE сетей
Большое количество операторов мобильной связи, а также производителей телефонов договорились об использовании общего стандарта для передачи голосовых сообщений и SMS в сети LTE (Long Term Evolution). Среди участников соглашения присутствуют AT&T, Orange, Telefonica, TeliaSonera, Verizon, Vodafone, Alcatel-Lucent, Ericsson, Nokia Siemens Networks, Nokia, Samsung Electronics и Sony Ericsson. Компании работали над единым набором правил в рамках инициативы One Voice, которая позволит обеспечить совместимость между различными провайдерами и мобильными устройствами.
Использование единого стандарта даст возможность компаниям обеспечивать стабильный роуминг, Это необходимо для обеспечения плавного перехода от сетей GSM и HSDPA к стандарту Long Term Evolution. Многие компании уже анонсировали модемы для этого типа сетей, использующие дополнительные скоростные возможности каналов, которые, теоретически, составляют 326,4 Мбит/с на закачку, и 172,8 Мбит/с на отдачу.
ТОП ГЕЙМЕР ИН ЗЕ ВОРЛД(с)
studfiles.net
В самом начале весны 2008 года Международный Союз электросвязи принял решение о старте разработки нового стандарта сотовой связи – 4G. Согласно принятым постановлениям, главным отличием самого современного на сегодняшний день стандарта связи 4G от стандарта 3G является максимальная или, точнее сказать, пиковая скорость передачи данных.
Так, для находящихся в движении мобильных устройств эта скорость должна составлять в среднем 10 Мбит/секунду, а для неподвижных устройств – 1 Гбит/секунду (!). Для сравнения: скорость проводного интернета у различных провайдеров в среднем колеблется в диапазоне 10–100 Мбит/секунду. То есть нетрудно подсчитать, что скорость передачи данных в стандарте 4G должна превышать существующие стандартные скорости в 10–100 раз.
Первой «ласточкой» стандарта 4G стал формат связи LTE, который позволяет увеличить существующую скорость передачи информации примерно в 10 раз, то есть пиковая скорость передачи данных для неподвижных устройств связи составляет 100 Мбит/секунду. Но даже такой скорости вполне достаточно для качественного просмотра телепередач в режиме реального времени, а для закачки кинофильма стандартного объема на мобильное устройство может понадобиться не более одной–двух минут.
В адрес стандарта LTE раздается немало критических замечаний по поводу отступлений от соблюдения заявленных параметров передачи информации. Покрытие сети LTE в настоящее время нестабильно и во многом зависит от возможностей конкретного мобильного оператора. Как уже отмечалось, максимальная скорость передачи данных может достигать 100 Мбит/секунду, однако в реальных условиях этот показатель не превышает в среднем 42 Мбит/секунду. Безусловно, это приличный показатель, но вот до заявленных разработчиками стандарта 4G скоростей в один Гбит/секунду явно недотягивает. По этой причине в некоторых странах мира стандарт не торопятся отнести к прогрессивной 4G технологии.
Очевидным минусом стандарта LTE является низкая скорость отдачи информации. Данную проблему можно решить путем увеличения количества операторов сотовой связи и, соответственно, предоставляемых ими услуг.
Несмотря на все существующие недостатки, стандарт LTE явно превосходит существующие стандарты 3G и тем более 2G по всем параметрам. Стандарт LTE, точнее сказать, его структура, кардинальным образом отличается от менее технически развитых стандартов. Прежде всего, отличия коснулись подсистем базовых станций и коммуникационных подсистем. Изменения коснулись и саму технологию обмена данными между пользователем и базовой станцией. В стандарте LTE абсолютно все типы информации (будь то голос или же видео) передаются в формате своеобразных пакетов.
Среди ключевых составляющих стандарта LTE можно выделить следующие:
Основой стандарта LTE является использование технологии передачи информации MIMO с применением системы кодирования OFDM. Принцип действия технологии MIMO основан на применении приемных и передающих антенн разного типа, причем расположение этих антенн предусматривает практически полное отсутствие корреляционной зависимости.
Современные сети стандарта 4G в основном работают на частоте 2,3 ГГц. Еще одним распространенным диапазоном является частота 2,5 ГГц – на этой частоте работает очень много сотовых операторов Евразии, Японии и Соединенных Штатов Америки. Есть также частота 2,1 ГГц, однако большого распространения она не получила из-за узкого диапазона (от пяти до пятнадцати МГц). Новые возможности применения стандарта 4G благодаря повсеместному использованию в большинстве стран Старого Света широкополосного интернета получает частота 3,5 ГГц. Этот диапазон позволит безболезненно без приобретения и настройки дорогостоящего оборудования операторам сотовой сети использовать уже действующую и прекрасно работающую частоту для перехода на нее сети LTE.
Если же рассматривать возможность использования частот для стандарта мобильной связи 4G, то можно с уверенностью заявлять о пригодности диапазона частот от 1,4 до 20 ГГц.
feetch.com
Жизнь современного человека нельзя представить без мобильной связи. Первыми «переносными трубками» стали радиотелефоны, к ним относится самое первое поколение сотовой связи 1G, а именно – стандарт NMT (Nordic Mobile Telephone), который появился на мировом рынке в 1981 году…
К 1991 году относят рождение 2G поколения сотовой связи – GSM (Global System for Mobile Communications) стандарт. В России он появился к концу 1990-х годов. Его диапазон частот был 890-960 МГц, а затем и 1800 МГц.
Во втором поколении связь стала более качественной за счет оцифровки звука. Но из-за того, что уровень сигнала был слишком низким, GSM-операторы вынуждены размещать как можно большее количество базовых станций, чтобы люди не испытывали проблем со связью.
К тому же скорость передачи данных внутри GSM не превышает 9,6 кбит/с, что не позволяет передачу более высококачественного звука, видео.
Решить проблему узкого канала сетей GSM был призван стандарт GPRS (General Packet Radio Service), известный как 2.5G или поколение «два с половиной». Такое название он получил по той причине, что стал промежуточным между вторым (2G) и третьим (3G) поколением.
По сути, это надстройка над GSM, чтобы сделать доступным (то есть более быстрым и дешевым) пользование сетью Интернет. Он обеспечивает скорость передачи данных от 56 до 114 Кбит/c. Позднее GPRS эволюционировал в EDGE стандарт (его называют 2,75G), скорость передачи данных при котором стала 474 Кбит/c.
Стандарт 3G был разработан Международным союзом электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) и носит название IMT 2000 (International Mobile Telecommunications 2000). Под этой аббревиатурой объединены пять стандартов, и только некоторые из них обеспечивают полное покрытие в различных диапазонах, поэтому фактически только они могут рассматриваться в качестве полноценных 3G решений.
Используются три основных стандарта 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service), CDMA2000 и WCDMA (Wide CDMA). Все они настроены на пакетную передачу данных и, соответственно, на работу с цифровыми компьютерными сетями, включая Интернет.
Согласно стандартам IMT-2000, под мобильной связью третьего поколения 3G понимается интегрированная сеть, обеспечивающая следующие скорости передачи данных: для абонентов с высокой мобильностью (до 120 км/ч) – не менее 144 кбит/с, для абонентов с низкой мобильностью (до 3 км/ч) – 384 кбит/с, для неподвижных объектов на коротких расстояниях – 2,048 Мбит/с.
Сеть мобильной связи третьего поколения, благодаря высокой скорости передачи данных, позволяет осуществлять видеозвонки (когда собеседники видят друг друга на экранах мобильных телефонов), реализовывать различные мультимедийные сервисы, требующие высокую скорость передачи данных, а также предоставляет высокоскоростной доступ к интернету, в любой точке, где есть 3G сеть, что позволяет забыть о привязке к проводной точке доступа к интернету (дома или в офисе).
Главным отличием 3G от сетей второго поколения является индивидуализация, то есть, присвоение каждому абоненту IP-адреса, подобно Интернету. Еще один плюс – абоненты могут находиться в сети постоянно, не беспокоясь о материальных средствах, так как оплата насчитывается не за время, а за трафик.
Для реализации систем третьего поколения разработаны рекомендации по глобальным унифицированным стандартам мобильной связи: обеспечение качества передачи речи, сравнимого с качеством передачи в проводных сетях связи; обеспечение безопасности, сравнимой с безопасностью в проводных сетях; обеспечение национального и международного роуминга; поддержка нескольких местных и международных операторов; эффективное использование спектра частот; пакетная и канальная коммутация; поддержка многоуровневых сотовых структур; взаимодействие с системами спутниковой связи; поэтапное наращивание скорости передачи данных вплоть до 2 Мбит/с.
Наибольшее развитие сети третьего поколения получили в Японии и Южной Корее. Первая коммерческая 3G-сеть FOMA была запущена 1 октября 2001 года в Японии оператором NTT DoCoMo на базе стандарта W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access). В Европе первая сеть третьего поколения была запущена 3 марта 2003 года в Великобритании оператором Hutchison. Она построена на базе того же стандарта W-CDMA и получила короткое и понятное название – «3».
В регионах России сеть 3G представлена фрагментарно, в Москве ее покрытие ограничивается несколькими торговыми и офисными центрами.
К связи четвертого поколения (4G), как правило, относят технологии, которые позволяют передавать данные в сотовых сетях со скоростью выше 100 Мбит/сек.
Технология LTE (Long-Term Evolution) – это основное направление эволюции сетей сотовой связи третьего поколения (3G). В январе 2008 года международное объединение Third Generation Partnership Project (3GPP), разрабатывающее перспективные стандарты мобильной связи, утвердило LTE в качестве следующего после UMTS стандарта широкополосной сети мобильной связи.
Сети 4G на основе стандарта LTE способны работать практически по всей ширине спектра частот от 700 МГц до 2,7 ГГц.
LTE обеспечивает теоретическую пиковую скорость передачи данных до 326,4 Мбит/с от базовой станции к пользователю и до 172,8 Мбит/с в обратном направлении.
Технология Long Term Evolution, как ожидается, приведет к появлению качественно новых мобильных сервисов: пользователи смогут в режиме реального времени получать видео высокого качества, работать с интерактивными службами и пр.
В апреле 2009 года сеть LTE показала Motorola на выставке CTIA Wireless. В мае шведский оператор Telia продемонстрировал первый в мире участок сети сотовой связи, построенный по технологии LTE. Над созданием таких сетей работают Verizon, Bell и Telus.
В широком понимании к 4G относят также технологии беспроводной передачи интернет-данных Wi-Fi (скоростные варианты этого стандарта) и WiMAX (в теории скорость может превышать 1 Гбит/сек).
Wi-Fi (Wireless Fidelity) – современная беспроводная технология соединения компьютеров в сеть или подключения их к Интернету. Wi-Fi разработан консорциумом Wi-Fi Alliance. Стандарт Wi-Fi позволяет предоставить высокоскоростной доступ ко всем ресурсам сети Интернет (электронная почта, Интернет-серфинг, ICQ и т.д.) с ноутбука, смартфона или КПК в зоне покрытия сети Wi-Fi. Технология обеспечивает одновременную работу в сети нескольких десятков активных пользователей, скорость передачи информации для конечного абонента может достигать 54 Мбит/с.
Стандарт WiMAX (аббревиатура от Worldwide Interoperability for Microwave Access) – технология широкополосной беспроводной связи, которая? в отличие от других технологий радиодоступа, обеспечивает высокоскоростные соединения на больших расстояниях даже при отсутствии прямой видимости объекта, на отраженном сигнале.
Этот стандарт был разработан корпорацией Intel, крупнейшим мировым производителем микрочипов. Соответственно, WiMAX-чипами будут в первую очередь комплектовать ноутбуки. Скорей всего, со временем WiMAX вытеснит Wi-Fi, так как Wi-Fi действует в радиусе нескольких метров от точки доступа, у мобильного WiMAX покрытие существенно больше. И кроме того, он позволяет абоненту, если тот перемещается со скоростью до 120 км/ч, переключаться между станциями.
Летом 2009 года в России в коммерческую эксплуатацию была запущена первая в России сеть беспроводного быстрого интернета по технологии Mobile WiMAX (4G). Поставщиком услуг на базе этой сети стала компания «Скартел», известная под брендом Yota. Сеть обеспечивает высокую скорость доступа в интернет – до 10 Мбит/с, в любое время, в любом месте зоны покрытия и поддерживает соединение даже в движении, на скорости до 120 км/ч. Похожие материалы:
www.softmixer.com
