Развитие Интернета привелo к тoму, чтo нoвейшие кoммуникациoнные cервиcы, предлагаемые oператoрами coтoвoй cвязи, каcаютcя именнo Вcемирнoй Паутины, вoзмoжнocтей передачи бoлее выcoкoкачеcтвеннoго звука, а в недалеком будущем и видео. Вcе это требует широких каналов cвязи. По прогнозам аналитиков, мобильная cвязь такого уровня (4G) раcпроcтранитcя уже в ближайшее время.
Этапы развития мобильной cвязи: 1G (первое поколение) – аналоговая cвязь (cтандарт NMT), 2G – поколение цифровой cвязи с коммутацией каналов (стандарты GSM и CDMA), третье поколение – 3G (стандарт UMTS) – предусматривает наряду с коммутацией каналов и пакетную передачу данных.
Что касается четвертого поколения мобильных коммуникаций, то это будет эволюционное развитие 3G. Инфраструктура стандарта 4G будет базироваться на IP-протоколе, что позволит обеспечивать простой и очень быстрый доступ к Интернету. Еще одним важным свойством 4G является то, что он должен стать единым стандартом, т.е. не будет деления на GSM, CDMA, UMTS, WCDMA и т.д. Задача потенциального абонента будет заключаться в выборе оператора и сотового телефона, тогда как сегодня еще нужно выбирать и стандарт.
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/сек, а теперь, по самым последним сведениям,
различные компании, работающие над 4G (например, японские NTT DoCoMo и NEC), заявляют о скоростях от 1,0 до 2,5 Гбит/сек! И это все не в идеальных лабораторных условиях, а в городе при скорости передвижения до 20-25 км/ч.
Такие высокие скорости объясняются тем, что в четвертом поколении используется только пакетная передача данных, тогда как голосовой трафик полностью отсутствует.
Помимо этого, в число главных достоинств 4G войдут глобальный роуминг, а также связь корпоративных сетей, что будет весьма кстати для больших предприятий. Кроме видеозвонков, станет доступным также и мобильное телевидение высокой четкости.
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.
Long -Term Evolution (LTE)
О внедрении стандарта LTE во всем мире заговорили в январе 2008 г., когда международное партнерское объединение Third Generation Partnership Project (3GPP), разрабатывающее перспективные стандарты мобильной связи (GSM, GPRS, EDGE, UMTS (WCDMA), IMS и проч.), утвердило LTE в качестве следующего после UMTS стандарта широкополосной сети мобильной связи.
Целью проекта LTE является выработка стандартов 4G. Добиться увеличения скорости передачи данных участники LTE планируют за счет более эффективного распределения радиочастот, использования сразу нескольких антенн в мобильных устройствах и технологии пакетной передачи данных.
Стандарт LTE обеспечит возможность создания высокоскоростных систем сотовой связи, оптимизированных для пакетной передачи данных со скоростью до 300 Мбит/сек в нисходящем канале (от базовой станции к пользователю) и до 75 Мбит/сек в восходящем канале. Пиковые скорости передачи данных в ранних реализациях должны составлять более 100 Мбит/сек в нисходящем канале и более 50 Мбит/сек в направлении от пользователя. Компания Nokia Siemens Networks уже начала выпуск оборудования для сетей 4G стандарта LTE. Ожидается, что первую такую сеть в начале 2010 г. запустит американский оператор Verizon.
Реализация LTE возможна в различных частотных диапазонах – от 1,4 МГц до 20 МГц, а также по различным технологиям разделения – FDD (частотное) и TDD (временное).
Для реализации скоростей до 326,4 Мбит/сек планируется использовать технологию MIMO в конфигурации антенн 4x4. В конфигурации 2x2 предельные скорости «вниз» могут достигать 172,8 Мбит/сек (в каждой частотной полосе 20 МГц). Пиковая скорость в направлении «вверх» может достигать 86,4 Мбит/сек на каждую полосу в 20 МГц.
Радиус действия базовой станции LTE может быть различным. В оптимальном случае – около 5 км, но при необходимости он может составлять до 30 км или даже 100 км (при достаточном поднятии антенны).
Звонок или сеанс передачи данных, инициированный в зоне покрытия LTE, технически может быть передан без разрыва в сеть 3G (WCDMA), CDMA2000 или в GSM/GPRS/EDGE.
LTE лучше и
спользует частотный спектр, отличается повышенной емкостью и меньшими значениями задержки (latency), которая для небольших пакетов может снижаться до значения всего в 5 мсек. Увеличение скорости передачи данных способствует повышению качества предоставляемых услуг, ускоряет распространение новых мультимедийных сервисов (многопользовательские игры, социальные сети, видеоконференции, системы мониторинга и М2М, интерактивные он-лайн приложения и др.).
Стандарт предусматривает пять классов терминалов, которые ориентированы на передачу в основном голоса, только данных и их сочетаний. Все терминалы должны обеспечивать работу в полосе 20 МГц.
Следует уточнить, что в рамках LTE речь идет о единой системе передачи данных All-IP, так что и голосовые данные передаются по LTE VoIP. И если в сегодняшних GSM-сетях использовать VoIP предпочитают лишь немногие энтузиасты, технически продвинутые пользователи, для которых качество передачи речи не имеет существенного значения, то в LTE совсем другая ситуация. Низкое время задержки в рамках LTE-сетей избавляет от прерываний, зависаний и пр. сегодняшних недостатков VoIP-связи.
Прогнозы развития нового стандарта
Самое большое количество абонентов 3G находится в Японии. Крупнейшие гиганты именно этой страны ведут разработку нового поколения мобильной связи, так что распространение 4G начнется, скорее всего, со страны восходящего солнца.
Тестирование сетей четвертого поколения ведется уже несколькими операторами. В частности, речь идет о NTT DoCoMo и Vodafone, развернувших тестовую сеть 4G в Японии. В США аналогичными экспериментами сегодня занимается Nextel Communications. Есть интерес к новым технологиям и со стороны российских операторов. Сейчас в нашей стране
используется оборудование, которое было установлено еще десятилетия назад, поэтому для внедрения новых технологий придется менять чуть ли не весь парк оборудования. Хотя, это не единственная проблема, с которой может столкнуться развитие развертывание сетей 4G в России.
В настоящее время в нашей стране нет законодательной базы для внедрения технологии LTE, также пока что нет лицензий на использование частот, которые операторы связи могли бы получить для внедрения технологии. Минкомсвязи думает над возможностью введения принципа «открытого спектра», когда оператор связи получает радиочастоты не под конкретную технологию, а под определенный вид услуг с указанием основных технических параметров средств связи. Однако такой подход далеко неоднозначен, т.к. при его применении сложно обеспечивать и контролировать электромагнитную совместимость радиоэлектронных средств разных видов беспроводных сетей связи.
Много было сказано о перспективах использования для LTE полос частот GSM 900/1800. Основным диапазоном первого этапа развития LTE, скорее всего, станет диапазон 2,5-2,7 МГц, а диапазоны 900/1800 МГц будут использоваться как дополнительные с приоритетом диапазона 900 МГц с позиций регуляторов и вендоров.
Кроме того, при запуске LTE операторы вынуждены будут перейти на «безлимитку» и зарабатывать деньги на предоставляемых клиентам дополнительных сервисах, т.е. они должны будут целиком перестроить свою стратегию поведения на рынке услуг.
Не стоит думать, что препятствия на пути введения в эксплуатацию сетей 4G есть только в России. Проблемы коснулись всех: во-первых, на рынке нет абонентских устройств. Такие телефоны, если бы существовали, потребляли бы слишком много энергии и не могли бы долго работать на аккумуляторах (сейчас подобные проблемы есть и у 3G-устройств),
во-вторых, скоростной доступ в Интернет и видеосервисы потребуют больших по размеру и более качественных дисплеев, чем те, которые устанавливаются в телефоны сейчас. Еще одна проблема – борьба со вторичными сигналами, которые образуются в результате отражения от крупногабаритных объектов.
Кроме того, придется решить задачу поддержания высокой скорости передачи данных при передвижении на больших скоростях (если перемещаться в автомобиле или в высокоскоростном поезде, речи о 100 Мбит/сек).
Капиталовложения в развертывание сетей четвертого поколения необходимы более масштабные, чем в 2G и даже в 3G. Между тем, инвесторы, в т.ч. и венчурные, пока осторожничают – они не уверены в должной экономической отдаче от 4G-проектов.
И последнее – возможно противоборство 4G и стандарта WiMAX (известного как IEEE802.16), который уже сегодня активно продвигается таким гигантом IT-индустрии, как Intel. WiMAX – это стандарт широкополосной беспроводной связи, который будет несколько напоминать сотовую сеть, однако его главное предназначение – обеспечение быстрого доступа в Интернет с мобильных компьютеров.
Остается надеяться, что WiMAX и 4G не станут прямыми конкурентами и 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.
Что касается четвертого поколения мобильных коммуникаций, то это будет эволюционное развитие 3G. Инфраструктура стандарта 4G будет базироваться на IP-протоколе, что позволит обеспечивать простой и очень быстрый доступ к Интернету. Еще одним важным свойством 4G является то, что он должен стать единым стандартом, т.е. не будет деления на GSM, CDMA, UMTS, WCDMA и т.д. Задача потенциального абонента будет заключаться в выборе оператора и сотового телефона, тогда как сегодня еще нужно выбирать и стандарт.
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/сек, а теперь, по самым последним сведениям,
различные компании, работающие над 4G (например, японские NTT DoCoMo и NEC), заявляют о скоростях от 1,0 до 2,5 Гбит/сек! И это все не в идеальных лабораторных условиях, а в городе при скорости передвижения до 20-25 км/ч.
Такие высокие скорости объясняются тем, что в четвертом поколении используется только пакетная передача данных, тогда как голосовой трафик полностью отсутствует.
Помимо этого, в число главных достоинств 4G войдут глобальный роуминг, а также связь корпоративных сетей, что будет весьма кстати для больших предприятий. Кроме видеозвонков, станет доступным также и мобильное телевидение высокой четкости.
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.
Long -Term Evolution (LTE)
О внедрении стандарта LTE во всем мире заговорили в январе 2008 г., когда международное партнерское объединение Third Generation Partnership Project (3GPP), разрабатывающее перспективные стандарты мобильной связи (GSM, GPRS, EDGE, UMTS (WCDMA), IMS и проч.), утвердило LTE в качестве следующего после UMTS стандарта широкополосной сети мобильной связи.
Целью проекта LTE является выработка стандартов 4G. Добиться увеличения скорости передачи данных участники LTE планируют за счет более эффективного распределения радиочастот, использования сразу нескольких антенн в мобильных устройствах и технологии пакетной передачи данных.
Стандарт LTE обеспечит возможность создания высокоскоростных систем сотовой связи, оптимизированных для пакетной передачи данных со скоростью до 300 Мбит/сек в нисходящем канале (от базовой станции к пользователю) и до 75 Мбит/сек в восходящем канале. Пиковые скорости передачи данных в ранних реализациях должны составлять более 100 Мбит/сек в нисходящем канале и более 50 Мбит/сек в направлении от пользователя. Компания Nokia Siemens Networks уже начала выпуск оборудования для сетей 4G стандарта LTE. Ожидается, что первую такую сеть в начале 2010 г. запустит американский оператор Verizon.
Реализация LTE возможна в различных частотных диапазонах – от 1,4 МГц до 20 МГц, а также по различным технологиям разделения – FDD (частотное) и TDD (временное).
Для реализации скоростей до 326,4 Мбит/сек планируется использовать технологию MIMO в конфигурации антенн 4x4. В конфигурации 2x2 предельные скорости «вниз» могут достигать 172,8 Мбит/сек (в каждой частотной полосе 20 МГц). Пиковая скорость в направлении «вверх» может достигать 86,4 Мбит/сек на каждую полосу в 20 МГц.
Радиус действия базовой станции LTE может быть различным. В оптимальном случае – около 5 км, но при необходимости он может составлять до 30 км или даже 100 км (при достаточном поднятии антенны).
Звонок или сеанс передачи данных, инициированный в зоне покрытия LTE, технически может быть передан без разрыва в сеть 3G (WCDMA), CDMA2000 или в GSM/GPRS/EDGE.
LTE лучше и
спользует частотный спектр, отличается повышенной емкостью и меньшими значениями задержки (latency), которая для небольших пакетов может снижаться до значения всего в 5 мсек. Увеличение скорости передачи данных способствует повышению качества предоставляемых услуг, ускоряет распространение новых мультимедийных сервисов (многопользовательские игры, социальные сети, видеоконференции, системы мониторинга и М2М, интерактивные он-лайн приложения и др.).
Стандарт предусматривает пять классов терминалов, которые ориентированы на передачу в основном голоса, только данных и их сочетаний. Все терминалы должны обеспечивать работу в полосе 20 МГц.
Следует уточнить, что в рамках LTE речь идет о единой системе передачи данных All-IP, так что и голосовые данные передаются по LTE VoIP. И если в сегодняшних GSM-сетях использовать VoIP предпочитают лишь немногие энтузиасты, технически продвинутые пользователи, для которых качество передачи речи не имеет существенного значения, то в LTE совсем другая ситуация. Низкое время задержки в рамках LTE-сетей избавляет от прерываний, зависаний и пр. сегодняшних недостатков VoIP-связи.
Прогнозы развития нового стандарта
Самое большое количество абонентов 3G находится в Японии. Крупнейшие гиганты именно этой страны ведут разработку нового поколения мобильной связи, так что распространение 4G начнется, скорее всего, со страны восходящего солнца.
Тестирование сетей четвертого поколения ведется уже несколькими операторами. В частности, речь идет о NTT DoCoMo и Vodafone, развернувших тестовую сеть 4G в Японии. В США аналогичными экспериментами сегодня занимается Nextel Communications. Есть интерес к новым технологиям и со стороны российских операторов. Сейчас в нашей стране
используется оборудование, которое было установлено еще десятилетия назад, поэтому для внедрения новых технологий придется менять чуть ли не весь парк оборудования. Хотя, это не единственная проблема, с которой может столкнуться развитие развертывание сетей 4G в России.
В настоящее время в нашей стране нет законодательной базы для внедрения технологии LTE, также пока что нет лицензий на использование частот, которые операторы связи могли бы получить для внедрения технологии. Минкомсвязи думает над возможностью введения принципа «открытого спектра», когда оператор связи получает радиочастоты не под конкретную технологию, а под определенный вид услуг с указанием основных технических параметров средств связи. Однако такой подход далеко неоднозначен, т.к. при его применении сложно обеспечивать и контролировать электромагнитную совместимость радиоэлектронных средств разных видов беспроводных сетей связи.
Много было сказано о перспективах использования для LTE полос частот GSM 900/1800. Основным диапазоном первого этапа развития LTE, скорее всего, станет диапазон 2,5-2,7 МГц, а диапазоны 900/1800 МГц будут использоваться как дополнительные с приоритетом диапазона 900 МГц с позиций регуляторов и вендоров.
Кроме того, при запуске LTE операторы вынуждены будут перейти на «безлимитку» и зарабатывать деньги на предоставляемых клиентам дополнительных сервисах, т.е. они должны будут целиком перестроить свою стратегию поведения на рынке услуг.
Не стоит думать, что препятствия на пути введения в эксплуатацию сетей 4G есть только в России. Проблемы коснулись всех: во-первых, на рынке нет абонентских устройств. Такие телефоны, если бы существовали, потребляли бы слишком много энергии и не могли бы долго работать на аккумуляторах (сейчас подобные проблемы есть и у 3G-устройств),
во-вторых, скоростной доступ в Интернет и видеосервисы потребуют больших по размеру и более качественных дисплеев, чем те, которые устанавливаются в телефоны сейчас. Еще одна проблема – борьба со вторичными сигналами, которые образуются в результате отражения от крупногабаритных объектов.
Кроме того, придется решить задачу поддержания высокой скорости передачи данных при передвижении на больших скоростях (если перемещаться в автомобиле или в высокоскоростном поезде, речи о 100 Мбит/сек).
Капиталовложения в развертывание сетей четвертого поколения необходимы более масштабные, чем в 2G и даже в 3G. Между тем, инвесторы, в т.ч. и венчурные, пока осторожничают – они не уверены в должной экономической отдаче от 4G-проектов.
И последнее – возможно противоборство 4G и стандарта WiMAX (известного как IEEE802.16), который уже сегодня активно продвигается таким гигантом IT-индустрии, как Intel. WiMAX – это стандарт широкополосной беспроводной связи, который будет несколько напоминать сотовую сеть, однако его главное предназначение – обеспечение быстрого доступа в Интернет с мобильных компьютеров.
Остается надеяться, что WiMAX и 4G не станут прямыми конкурентами и 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.
