авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

УЗБЕКСКОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ

ТЕХНОЛОГИЙ

Кафедра

Устройства

и системы

радиосвязи

Курс лекций для магистров 1-курса на тему

«Мобильные системы связи 4-го поколения»

Подготовил:

ст. преп., к.т.н. Абдукадыров А.Х Ташкент 2011 Лекция 1.

Введение Предыстория развития систем мобильной и широкополосной связи четвертого поколения.

Современное развитие систем связи можно охарактеризовать различными процессами: с одной стороны происходит конвергенция фиксированных и мобильных сетей (мобильный доступ в Интернет, IP телефония), с другой - глобализация сетей связи (от взаимоувязанных сот микроуровня к макросотам и спутниковым сетям), ну и наконец, универсализация абонентских терминалов (многосистемные, многорежимные и многофункциональные смартфоны, способные работать в сетях 3G, 4G). Сама идея создания единой глобальной сетевой инфраструктуры существует уже давно. Еще в рамках Программы IMT- была выдвинута концепция создания нового поколения универсальных систем беспроводного доступа, сотовой и спутниковой связи1. Основная идея создания единого международного стандарта заключалась в возможности предоставления услуг с помощью недорогого портативного терминала с высокими эксплуатационными характеристиками и функциональными возможностями. На уровне систем третьего поколения, как известно, этой цели достичь не удалось, но работы в этом направлении не прекращались в рамках IMT-2000, и новые идеи по объединению стандартов нашли свое отражение в программе разработки сетей четвертого поколения, получившей название IMT-Advanced. 7 октября 2009г. проект партнерства 3GPP сделал официальное представление технологии LTE-Advanced (Релиз-10 3GPP) для включения в состав программы IMT-Advanced. Это представление было сделано совместно от имени всех партнерских организаций 3GPP и 3GPP2:

ARIB, ATIA, CCSA, ETSI, TTA и TTC. Работы по разработке спецификаций технологии LTE-Advanced запланировано завершить в период 2010-2011г.г.

(Рис.1.1) IMT-2000 (от англ. International Mobile Telecommunications) - название долгосрочной программы разработки, стандартизации и содействия внедрению национальных, региональных и международных систем, реализующих полный набор услуг в интересах наземной и спутниковой связи под эгидой Международного союза электросвязи (МСЭ). В рамках IMT-2000 были созданы два проекта партнерства для развития стандартов мобильной связи 3G (от англ. 3G Partnership Project) - 3GPP и 3GPP2. Целью этих проектов была разработка стандартов и спецификаций для обеспечения эволюционного развития сетей второго поколения до уровня 3G. В состав проекта 3GPP вошли такие институты и организации по стандартизации как ETSI (Европа), ARIB (Япония), Комитет Т1 ANSI (США), TTC (Япония), TTA (Южная Корея) и CCSA (Китай). 3GPP2 включил в свой состав Ассоциацию отрасли связи - TIA (США) и уже известные по 3GPP институты ARIB, TTC, TTA и CCSA.

Рис. 1.1. График утверждения релизов 3GPP со стороны МСЭ-R.

Параллельно шло развитие беспроводных широкополосных технологий. Точкой отсчета в области разработки стандартов беспроводных сетей является образование всемирной организацией IEEE в 1990 году комитета 802.11. Этот комитет занялся разработкой стандартов беспроводных локальных сетей, получивших коммерческое название Wi-Fi.

Первые стандарты Wi-Fi обеспечивали скорости передачи данных до Мбит/c на расстоянии до 100м. Сегодня новые стандарты этой технологии (IEEE 802.11n) способны обеспечивать скорости до 300 Мбит/с на расстояниях до нескольких сотен метров. Предполагается, что и технология Wi-Fi станет кандидатом на включение в состав 4G в своей новой версии IEEE802.11s.

Значительный импульс развитию беспроводных технологий дало развитие сети Интернет и идея доступа к сетям при помощи беспроводной связи. Так, уже к 2005г. счет пользователей беспроводного Internet-сервиса насчитывал десятки миллионов. К концу 90-х годов крупными телекоммуникационными компаниями было разработано большое количество корпоративных решений проблемы «последней мили», которые были несовместимы друг с другом. Это способствовало тому, что в 2003 г.

рядом компаний был образован Форум WiMAX (англ. WiMAX Forum), главной задачей которого, исходя из названия, было обеспечение взаимодействия решений различных производителей. Однако Форума WiMAX не ставил целью создавать свою собственную базу стандартов – стандартизация новой технологии велась в IEEE, а в задачи форума входила работа по сертификации оборудования. В 2005г. Всемирный съезд по вопросам информационного сообщества (World Summit on Information Society, WSIS) сформулировал следующие задачи, которые были возложены на технологию WiMAX:

1. Обеспечить при помощи WiMAX доступ к услугам информационных и коммуникационных технологий для небольших поселений, удалнных регионов, изолированных объектов, учитывая при этом, что в развивающихся странах 1,5 миллиона поселений с числом жителей более 100 человек не подключены к телефонным сетям и не имеют кабельного сообщения с крупными городами.

2. Обеспечить при помощи WiMAX доступ к услугам информационных и коммуникационных технологий более половины населения планеты в пределах своей досягаемости, учитывая при этом, что общее число пользователей Интернета в 2005 году составляло приблизительно млн. человек, или около 14,5 процента всего населения Земли.

С учетом возложенных задач целью создания технологии WiMAX стало предоставление универсального беспроводного доступа для широкого спектра устройств (компьютеров, бытовой техники "умного дома", портативных устройств и мобильных телефонов) и для их логического объединения - локальных сетей.

Стандарты технологии WiMAX получили обозначение IEEE 802.16.

Первый из них 802.16-2002 был принят еще до образования Форума WiMAX.

Сегодня основными стандартами WiMAX являются две различающихся версии: стандарт "фиксированного" беспроводного доступа - 802.16-2004 и "мобильный" вариант стандарта - 802.16е, принятые соответственно в 2004 и 2005 г.г.

Между тем крупнейшие операторы мобильной связи совместно с разработчиками оборудования вели активную работу по испытанию новых технологий 4G с целью определения их реальных функциональных возможностей. Так, еще в 2005 г. крупнейший сотовый оператор Японии компания NTT DoCoMo сообщила об успехах в работе над новым стандартом мобильной связи, то есть были проведены удачные эксперименты по передаче данных на скорости 100 Мбит/с по беспроводным каналам. Во второй половине 2006г. крупные национальные и международные операторы начали официальное сотрудничество для разработки стандартов уровня 4G.

Рабочая группа, получившая название «Next Generation Mobile Network Cooperation» (NGMNC) собрала вместе GSM- и CDMA-операторов со всего мира, чтобы определить их требования к мобильным сетям четвертого поколения. Основными членами группы стали компании Sprint Nextel, T Mobile, Vodafone, KPN и Orange, к которым позже присоединились NTT DoCoMo и China Mobile. Одной из главных технологических задач группы явилось обеспечение плавного перехода на уровень 4G со стороны всех 3G технологий, в частности, систем UMTS и EV-DO. (Рис. 1.2) Рис. 1.2. Стратегия развития различных технологий в сторону 4G.

Любопытно складывались дела в Китае. Исследовательский проект по переходу от 3G к 4G был запущен еще в 2001 году. В 2007г. в шанхайском районе Чангнинг после нескольких месяцев испытаний была официально запущена в эксплуатацию первая в мире сеть мобильной связи, обеспечивавшая «фантастическую» на то время скорость беспроводной передачи данных в 100 Мбит/с. (Такие скорости тогда были доступны только в оптоволоконных технологиях). Сеть была построена на основе технологии ??? Ну а широкое развитие сети 4G в Китае получили благодаря Олимпиаде 2008.

В Европе также активно включились в процесс развития сетей мобильной связи четвертого поколения. Здесь с самого начала основной упор делался на технологию LTE, хотя сети WiMAX также внедрялись. В проекте развития LTE активно участвовали крупные европейские операторы T-Mobile International, TeliaSonera, Orange и Vodafone Group, а также производители мобильного оборудования Alcatel-Lucent, Nokia Siemens Networks, Nortel Networks и Ericsson. Тестовый запуск системы LTE был начат в мае 2007г., а в коммерческую эксплуатацию первые сети LTE были запущены шведско финским оператором TeliaSonera в декабре 2009г. в городах Стокгольм (Швеция) и Осло (Норвегия) на базе оборудования Ericsson. Эта дата считается началом эпохи систем LTE.

В США оператор мобильной связи Nextel принял интересное решение:

отказаться от сетей 3G в пользу системы 4G компании Flarion. По планам Nextel, проверка жизнеспособности сетей 4G должно было охватить базовых станций в крупнейших городах юга Америки, в дальнейшем расширяя область тестирования. ??? Компания Verizon Wireless развертывает сеть LTE в диапазоне 700 МГц. Начав с испытательных зон в городах Бостон и Сиэтл, компания планирует к концу 2010г. охватить сетью LTE 25- городов страны, а к 2013 году покрыть всю территорию США.

Не отставали в этом плане и страны СНГ. В России, например, к апрелю 2011г. запланировано начало развертывания испытательных зон сетей LTE в четырех регионах страны. Сети WiMAX здесь функционирует с 2007г., а крупнейший оператор Yota заявил об охвате ??? процентов территории страны с числом абонентов ??? на ??? В Украине в IV квартале 2007г. сразу четыре компании объявили о начале предоставления услуг связи четвертого поколения в нескольких крупных городах страны на основе технологии WiMAX. Внедрение сетей LTE в Украине запланировано на год. О ближайших планах по развертыванию сетей LTE было заявлено также в Армении, Казахстане, Азербайджане и Беларуси.

В Узбекистане прогресс в направлении 4G идет по обоим направлениям: динамично развиваются как сети беспроводного широкополосного доступа, так и системы мобильной связи. Первая сеть WiMAX заработала в г.Ташкенте в 2007г. и уже в марте 2010г. имела точки доступа в 6 городах страны с общим числом абонентов в 12 тыс. человек.

Первая сеть LTE, как ожидается, будет запущена компанией МТС Узбекистан в 2011г. Компания UCell также заявила о своих планах по запуску сетей LTE до 2012 года.

Основные понятия о системах поколения 4G К семейству 4G принято относить технологии, которые позволяют (или позволят) передавать данные в сетях мобильной связи со скоростью выше 100 Мбит/с. В широком понимании 4G — это еще и технологии беспроводного широкополосного доступа к сетям передачи данных общего доступа (например, Интернет), такие как Wi-Fi (новые варианты этого стандарта) и WiMAX (теоретически в этом стандарте скорость может превышать 1Гбит/с). Для сравнения в наиболее распространенном сейчас в мире стандарте сотовой связи GSM/EDGE (2G/2,5G) предел скорости передачи данных составляет всего порядка 384кбит/с. В сетях поколения 3,5G (технология HSPA), развернутых в основном в Европе, США и некоторых странах Азии (Япония, Тайвань, Сингапур), скорость составляет до 7-14,4 Мбит/сек. (Рис.1.3) Рис.1.3. Эволюция скоростей передачи данных в технологиях мобильной связи Главное отличие сетей четвертого поколения от предыдущего, третьего, заключается в том, что эти технологии полностью основаны на протоколах пакетной передачи данных, в то время как 3G соединяет в себе передачу как голосового трафика, так и пакетов данных. МСЭ определяет 4G как технологии беспроводной связи, которые позволят 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. Передача данных в 4G будет осуществляться по протоколу IPv6 (IP версии 6), что заметно облегчит взаимодействие сетей, особенно если они различных типов. Для обеспечения вышеуказанных скоростей передачи данных в перспективе предполагается использовать частоты в верхних диапазонах 40 и 60ГГц. 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 обеспечивается высокая надежность связи, или квадратурная амплитудная модуляция (QAM), более современная и позволяющая выжать максимум из пропускной способности канала. Конкретный тип модуляции выбирается сетью в зависимости от требуемой скорости и условий приема. Сигнал разбивается на определенное количество параллельных потоков при передаче и обратно собирается в один сигнал при приеме.

В сетях 4G для уверенного приема и передачи на сверхвысоких частотах планируют применять так называемые адаптивные антенны, которые смогут подстраиваться под конкретную базовую станцию и технологию множественного приема и множественной передачи – MIMO.

Хотя в условиях города таким антеннам в определении правильного направления могут помешать замирания сигнала (искажения, возникающие в процессе распространения сигнала), но здесь выручает еще одна особенность OFDM — стойкость к замираниям (для разных типов модуляции есть свой запас на замирания). Технология OFDM также демонстрирует прекрасные характеристики в условиях отсутствия прямой видимости, что так мешает телефонам стандарта GSM. К недостаткам ODFM можно отнести чувствительность к доплеровским искажениям и требовательность к качеству электронных компонентов.

Технологии, составляющие поколение 4G.

Четвртое поколение систем мобильной и широкополосной связи - 4G, прежде всего характеризуется высокой скоростью передачи данных и повышенным качеством голосовой связи. Как было отмечено выше, к четвртому поколению систем мобильной и широкополосной связи относятся технологии, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью, превышающей 100 Мбит/с. Такие возможности в настоящее время под силу технологиям БШД Wi-Fi (стандарт IEEE 802.11n) и WiMAX (стандарт IEEE 802.16m), а также технологии мобильной связи LTE (усовершенствованный вариант стандарта LTE-Advanced), которые имеют теоретический предел скорости передачи данных в 1 Гбит/с. Поскольку технологии БШД Wi-Fi и WiMAX имеют много аналогий, в данной книге мы решили ограничиться лишь кратким описанием технологии Wi-Fi и сконцентрироваться в основном на обзоре технологий LTE и WiMAX.

Технология LTE 3GPP Long Term Evolution (3GPP LTE) — (в переводе с англ.

«Проект 3GPP по долгосрочному развитию») - это полное название мобильного протокола передачи данных, который является решением по совершенствованию стандарта UMTS (проект 3GPP, соответствующий третьему поколения мобильной связи) для удовлетворения будущих потребностей в скорости передачи данных. Эти усовершенствования могут, например, повысить эффективность, снизить издержки, расширить и совершенствовать уже оказываемые услуги, а также интегрироваться с уже существующими технологиями мобильной связи.

Скорость передачи данных по стандарту 3GPP LTE в теории достигает 326,4 Мбит/с в нисходящей линии (англ. download) и 172,8 Мбит/с – в восходящей (англ. upload)2. В системе LTE удалось добиться сокращения времени задержки отклика, т.е. времени между отправкой запроса и получением данных. Рабочая ширина полосы в системе LTE гибкая и может варьировать от 1,25МГц до 20МГц, при том, что сеть сможет функционировать в широком диапазоне частот от 450MГц до 2,6 ГГц).

Система LTE полностью строится на основе пакетной коммутации каналов, а режим двойной передачи (англ. Dual Transfer Mode - DTM) дает возможность одновременно поддерживать голосовую связь и передачу данных.

Ожидается, что технология LTE обеспечит эволюционный переход для существующих сетей сотовой связи и позволит сотовым операторам создать В рамках проекта LTE уже удалось достичь пропускной способности сигнала на уровне 108 Mбит/c как для неподвижных, так и движущихся пользователей в лабораторных и городских условиях.

скоростную высокопроизводительную мобильную сеть широкополосного доступа, которая не только повысит скорость подключений, но и позволит расширить набор функций.

Технология WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) – (в переводе с англ. Всемирное взаимодействие по доступу в СВЧ диапазоне) это стандартизированная институтом IEEE3 технология беспроводного широкополосного доступа, дополняющая проводные линии и кабельные технологии в качестве альтернативного решения проблемы "последней мили" на больших расстояниях. Технологию WiMAX можно использовать для реализации широкополосных соединений в масштабах города (типа MAN – metropolitan area networks), развертывания точек беспроводного доступа (режим «точка-многоточка»), организации высокоскоростной связи между удаленными объектами (режим «точка-точка») и для решения других подобных задач.

В целом базовые характеристики стандарта 802.16 предусматривают дальность действия до 50 километров, покрытие с возможностью работы вне прямой зоны видимости, пиковую скорость обмена данными до 70 Мбит/с на сектор одной базовой станции при том, что типовая базовая станция будет иметь до 6 секторов покрытия. Оборудование сетей WiMAX функционирует в нескольких частотных каналах шириной 10 МГц в пределах диапазона ГГц - 11 ГГц. Столь широкий разброс диапазонов выбран для учета специфики большинства стран мира.

По своей сути WiMAX представляет технологию, созданную для обеспечения доступа в Интернет со скоростью, сравнимой с проводными сетями передачи данных и с производительностью и покрытием, гораздо большим, нежели у современных сетей Wi-Fi. В свою очередь, продолжением "магистральных веток" WiMAX как раз и становятся локальные сети Wi-Fi и различные типы бизнес- и бытовых проводных сетей конечных пользователей. В идеале беспроводная технология WiMAX, основанная на отраслевых стандартах, разработана для организации высокоскоростной, но при этом, недорогой связи для домашних пользователей, предприятий и мобильных беспроводных сетей в городах и сельской местности.

Современные тенденции и перспективы дальнейшего развития систем мобильной и широкополосной связи IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers (Институт инженеров по электричеству и электронике) занимается разработками стандартов в области проводных и беспроводных сетей передачи данных. Среди них стандарты 802.3 (Ethernet), 802.11 (Wi-Fi), 802.15 (Bluetooth), 802.16 (WiMAX) и др.

Системы мобильной и широкополосной связи в настоящее время переживают настоящий бум в своем развитии. Растущий спрос в мобильной передаче данных и появление внешних USB-адаптеров, портативных компьютеров со встроенными решениями и смартфонов, созданных по образцу iPhone, требуют гораздо более высокой скорости передачи данных и гораздо раньше, чем предполагали операторы сетей мобильной связи.

Многие операторы сегодня сталкиваются с необходимостью перейти на сети 4G ранее, чем планировалось изначально. К примеру, крупнейшие мировые игроки рынка мобильной связи, такие как TeliaSonera, China Mobile, NTT DoCoMo и Verizon уже проводят активную работу по развертыванию сетей LTE.

Новые возможности в передаче огромных объемов данных, которые предоставляются технологиями 4G, заставляют и 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, видео по запросу (англ. video-on-demand - VOD), «продвинутые» игры и т.п.

Кроме того, благодаря 4G станут возможны мобильные видеоконференции (видеочаты) и мобильные одноранговые (англ. peer-to-peer) сети. По прогнозам исследовательской компании Screen Digest [xx1], к 2011 году во всем мире будет насчитываться по меньшей мере 140 млн. подписчиков на услугу мобильного телевидения. Аналитики полагают, что потенциально сервисы мобильного ТВ могут приносить гораздо большую прибыль, чем игры и музыка. Объем рынка мобильных игр в настоящее время составляет порядка 1,6 млрд. евро в год, причем почти половина этой суммы, как показывает статистика, приходится на Южную Корею и Японию. По прогнозам, к 2011 году этот рынок увеличится не намного 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 услуг, которые предлагают пользователям не только аудиотреки, но и сопутствующие материалы. Впрочем, в ближайшие годы, как ожидается, большинство музыкальных композиций сотовые абоненты будут, как и сегодня, загружать на мобильники с персональных компьютеров.

Перспективы развития технологии LTE на ближайшие годы Развитие технологии LTE динамично продолжается. Так, согласно отчету Ассоциации GSA за 2009г. количество операторов мобильной связи, заявивших о своих намерениях по внедрению сетей LTE, удвоилось и составило 64 компании из 31 страны [xx3]. GSA также прогнозирует, что до конца 2010г. в коммерческой эксплуатации будут уже 22 сети LTE, а до конца 2012г. это число вырастит еще на 39 сетей. В отчете GSA также указаны 24 компании-оператора из 11 стран, которые решили провести предварительное тестирование систем LTE, из числа которых также ожидается развитие коммерческих сетей в дальнейшем.

Между тем, уже разрабатываются спецификации стандарта следующего поколения, так называемого LTE-Advanced. Не дожидаясь окончания работ над Релизом 8 3GPP, многие ведущие производители уже представили свои первые опытные образцы устройств, поддерживающих LTE. Так, в феврале 2007г. компания Ericsson впервые в мире продемонстрировала работу оборудования LTE со скоростью передачи данных в 144Мбит/с. В сентябре 2007г. компания NTT Docomo представила оборудование LTE, обеспечивающей скорость в 200 Мбит/с и потребляемой мощностью менее 100 мВт. В апреле 2008г. корпорации LG и Nortel продемонстрировали передачу данных по технологии LTE с пропускной способностью в 50 Мбит/с при скорости перемещения мобильных абонентов в 110 км/ч. 18 сентября 2008г. мобильный оператор T-Mobile и Nortel Networks объявили о достижении скоростей передачи в 170Мбит/с для нисходящего канала и 50 Мбит/с - для восходящего. Испытания проводились в автомобиле на средней скорости - 67 км/ч в радиусе действия трех базовых станций. Дальнейшее развитие технологии LTE будет продолжаться в рамках работ над новым Релизом 10 3GPP (LTE-Advanced). Сегодня уже сформулированы основные требования, которым должен будет удовлетворять стандарт LTE-Advanced [xx2]. По сути, это требования к технологиям четвертого поколения:

максимальная скорость передачи данных в нисходящем радиоканале до 1Гбит/с, в восходящем – до 500Мбит/с (средняя пропускная способность на одного абонента – в три раза выше, чем в LTE);

полоса пропускания в нисходящем радиоканале – 70МГц, в восходящем – 40МГц;

максимальная эффективность использования спектра в нисходящем радиоканале – 30бит/c/Гц, в восходящем – 15бит/c/Гц (втрое выше, чем в LTE);

полная совместимость и взаимодействие с LTE и другими 3GPP системами.

Для решения этих задач предполагается использовать более широкие радиоканалы (до 100МГц), ассиметричное разделение полос пропускания между восходящим и нисходящим каналами в случае частотного дуплекса;

более совершенные системы кодирования и коррекции ошибок;

гибридную технологию OFDMA и SС-FDMA для восходящего канала, а также передовые решения в области антенных систем (MIMO).

Как видно, технология LTE сегодня находится в стадии бурного развития: ежемесячно происходят изменения, в том числе – и в самих стандартах. В спецификациях LTE еще хватает незаполненных мест, недоработок и неопределенностей, так что следует ожидать появления новых документов и в области сетевой архитектуры.

Перспективы развития WiMAX на ближайшие годы Нынешний WiMAX в версиях IEEE 802.16-2004 и IEEE 802.16e – это стандарты беспроводной связи, которые обеспечивают широкополосную связь на площади радиусом до 50 км с пропускной способностью, сравнимой с кабельными соединениями - до 70 Мбит/c. Технология WiMAX позволяет работать в любых условиях, в том числе, в условиях плотной городской застройки, обеспечивая высокое качество связи и скорость передачи данных.

Оборудование сетей WiMAX функционирует в нескольких частотных каналах шириной 10 МГц (в перспективе 20 МГц) в пределах диапазона ГГц - 11 ГГц. Разумеется, специфическое распределение частотных диапазонов разных стран диктует необходимость возможности работы WiMAX в разных участках. Столь широкий разброс диапазонов выбран для учета специфики большинства стран мира. Так, в Северной Америке для WiMAX используются участки в диапазонах 2,5 и 5 ГГц, в Центральной и Южной Америке - 2,5, 3,5 и 5 ГГц, на Ближнем Востоке, в Африке, Западной и Восточной Европе - 3,5 и 5 ГГц, в Азиатско-Тихоокеанском регионе - 2,3, 3,5 и 5 ГГц.

Несмотря на то, что в реальных системах используются лишь отдельные возможности и режимы стандарта IEEE 802.16, новая технология живет и развивается. Подтверждение тому – решение МСЭ от 19 октября 2007 года о включении режима OFDMA TDD стандарта IEEE 802.16 в состав глобальных стандартов беспроводной связи IMT-2000 (IMT-2000 OFDMA TDD WMAN). При этом не стоит забывать, что WiMAX – не просто технология, а новый подход в построении информационного пространства.

Насколько именно эта технология окажется успешной, например, в конкурентной борьбе с перспективными стандартами мобильной связи (LTE, LTE-Advanced), – покажет время. Пока же сети WiMAX достаточно бурно развиваются, да и сам стандарт 802.16 не стоит на месте. В стадии создания и обсуждения находится ряд новых дополнений. Так, бурно обсуждается проект IEEE 802.16m, предполагающий улучшение беспроводного интерфейса для повышения скоростей обмена (до 100 Мбит/с), улучшения спектральной эффективности, качества связи, введения новых уровней мобильности и более эффективной поддержки больших групп пользователей.

Также ожидается появление уточненной версии стандарта IEEE 802.16Rev2, в которую войдут дополнения о многопролетных релейных сетях (802.16j) и ряд других документов.

Проблемы, связанные с развитием 4G Несмотря на бурное развитие технологий 4G, тем не менее, экспертами отмечается, что на пути их введения в эксплуатацию возможны некоторые препятствия. Во-первых, большинству операторов придется лицензировать новый спектр радиочастот, так как технология 3G для передачи и приема сигнала использует полосы по 5MГц, а для получения достоинств по скорости технологий LTE и WiMAX потребуется, как минимум, вдвое большая полоса. Во-вторых, предполагается, что капиталовложения в развертывание сетей четвертого поколения будут намного больше, чем в сети 2G и даже 3G. Это во многом объясняется тем, используемые сегодня транзитные (магистральные) каналы обладают ограниченной пропускной способностью (1,5 - 2 Mбит/c), т.е. дополнительно потребуется провести модернизацию этих каналов. Между тем, многие инвесторы осторожничают:

многие «обожглись» на переоценке возможностей сетей 3G в свое время и сегодня не уверены в должной экономической отдаче от 4G-проектов. Кроме того, на рынке пока нет разнообразия абонентских устройств. Абонентские терминалы 4G будут потреблять слишком много энергии и не смогут долго работать на современных аккумуляторах (сейчас подобные проблемы есть даже у терминалов 3G). Нужны качественно новые аккумуляторы. Далее, скоростной доступ в Интернет и видеосервисы потребуют больших по размеру и более качественных дисплеев, чем те, что имеются сейчас.

Специалисты также уверены, что вряд ли услуги 4G станут популярными у абонентов в ближайшие годы. Ведь даже сейчас, через четыре года после запуска первых сетей третьего поколения 3G в Европе, они используются менее чем на половину своих возможностей. Аналитики связывают это с завышенными тарифами на услуги связи третьего поколения. Таким образом, важную роль в успехе 4G будет играть ценовая политика операторов. Ведь, на самом деле, далеко не все пользователи заинтересованы в высокоскоростном мобильном Интернете и связанным с ним услугах — большинству нужна обычная голосовая связь. Учитывая проблемы 3G, влияние технологий связи четвертого поколения на рынок телекоммуникационных услуг, как прогнозируют некоторые эксперты, станет заметным лишь к 2015-2020 годам. Некоторые операторы вообще не собираются полностью отказываться от внедрения сетей третьего поколения, а только ограничивает масштабы их применения для того, чтобы сконцентрироваться на «прыжке через одно поколение». Ну а некоторые производители предлагают «скрестить» в рамках 4G мобильные и беспроводные широкополосные сети, так чтобы в разных ситуациях пользователь имел возможность сам выбирать наиболее подходящие способы подключения.

Насколько указанные проблемы смогут повлиять на продвижение нового поколения мобильных и широкополосных технологий, можно будет увидеть в скором времени, когда первые сети LTE выявят все сильные и слабые стороны стандарта, и можно будет их сравнить с характеристиками WiMAX и других технологий.

Использованная литература 1. "Mobility Management Challenges and Issues in 4G Heterogeneous Networks".

ACM Proceedings of the first international conference on Integrated internet ad hoc and sensor networks (May 30 - 31, 2006). Retrieved on 2007-03-26.

2. http://www.nestor.minsk.by/kg 3. http://en.wikipedia.org 4. http://www.connect4g.narod.ru 5. http://www.intuit.ru/wifi Обзор развития систем мобильной связи Обзор развития сотовой, транкинговой и спутниковой связи.

Поколения систем сотовой cвязи.

Мобильная связь развивается в мире стремительными темпами, непрерывно расширяя объем и качество предоставляемых услуг, делая их массовыми, общедоступными и приспособленными к индивидуальным потребностям пользователей. Реализация новых возможностей обеспечивается как за счет совершенствования существующих сетей, так и реализации новых технических решений, связанных с созданием глобальной сетевой инфраструктуры.

Обзор развития сотовой, транкинговой и спутниковой связи.

Системы сотовой связи Первые проекты цифровых систем сотовой связи, которые сейчас принято относить ко второму поколению, появились в начале 90-х годов. Они отличаются от аналоговых систем двумя принципиальными отличиями:

возможностью использования спектрально-эффективных методов модуляции в сочетании с временным (TDMA) и кодовым (CDMA) разделением каналов вместо традиционно используемого в аналоговых системах частотного разделения каналов (FDMA);

предоставлением пользователям широкого спектра услуг за счет интеграции передачи речи и данных с возможностью шифрования (засекречивания) данных.

Переход на цифровые способы передачи и обработки информации позволил сущест венно сократить число стандартов. К 1995 г. в мире действовали цифровые системы трех стандартов - GSM, D-AMPS (IS-54, впоследствии IS-136) и PDC.

Широкое распространение получил общеевропейский стандарт GSM, который был создан по инициативе специальной группы подвижной связи Group Special Mobile (GSM), организованной в рамках ETSI. Первая коммерческая сеть, работающая в стандарте GSM, была развернута в 1992 г. в Германии. С тех пор стандарт непрерывно развивается и совершенствуется. Он уже адаптирован для работы в частотном диапазоне 1800 МГц (GSM-1800) и 450 МГц (GSM-400) в Европе и 1900 МГц (PCS) в США.

Начало разработки цифровых технологий в США положил стандарт IS-54, который разрабатывался с целью повышения емкости действующих в США аналоговых систем AMPS, и был одобрен в 1989 г. подкомитетом TR45.3 TIA. В системе TDMA(D-AMPS) заложены современные технические решения, позволившие реализовать 3 речевых канала в одном частотном канале системы AMPS (ширина канала 30 кГц). Первые системы на базе этого стандарта были введены в эксплуатацию в 1992 г. В США стандарт TDMA является базовым - им пользуются более 40% абонентов. Распространение технологии TDMA не ограничивается Северной Америкой. Сегодня в мире действует более 100 сетей, развернутых в 36 странах мира.

В развитии цифровой сотовой связи от Европы и США не отставала и Япония, разработавшая собственный стандарт PDC (Personal Digital Cellular)3 - персональная цифровая система сотовой связи. Японский стандарт подвижной связи был утвержден в 1994 г. Сети на базе PDC развертываются в основном для национального использования и не оказывают существенного влияния на мировой рынок. В Японии сеть PDC обеспечивает покрытие практически всей территории, на которой проживает около 99% ее населения.

Эксплуатация первой коммерческой сотовой системы подвижной связи на базе техно логии CDMA была начата в сентябре 1995 г. в Гонконге. До этого момента стандарт IS- получил одобрение ITU и вошел в состав Рекомендации М.1073 ITU-R. Число сотовых се тей, построенных на базе CDMA (IS-95) и предоставляющих услуги как фиксированной, так и подвижной связи, неуклонно растет. Система CDMA применяется в основном в тех случаях, когда требуется построить сеть повышенной емкости или с более высоким качеством передачи речи.

Следующий важный шаг в развитии сотовых систем после введения цифровых технологий - переход к микросотовой и пикосотовой структуре сетей. Использование таких сетей позволяет обслуживать абонентов в городских районах с интенсивной застройкой и закрытых зонах (офисы, подземные гаражи и др.). Принципы построения микросотовых систем отличаются от макросотовых систем. В них отсутствует частотное планирование, не обеспечивается хэндовер, не осуществляется измерение уровня сигнала.

В 1992 г. был утвержден европейский стандарт DECT (Digital European Cordless Telecommunications), реализующий технологию радиодоступа с малой мощностью излучения (10-25 мВт) и обеспечивающий очень высокую плотность расположения абонентских устройств. Широкое внедрение технологии началось с 1995 г., когда было продано около 2 млн. терминалов. В те годы мало кто верил, что через 5 лет DECT фактически монополизирует рынок беспроводной офисной связи и WLL. В 2001 г. число цифровых беспроводных телефонов примерно составляло 50 млн., превзойдя аналоговые (45 млн.).

Системы транкинговой связи Исторически так сложилось, что профессиональные системы радиосвязи (в последние годы они чаще называются транкинговыми) начали создаваться задолго до появления сотовых. К профессиональным системам, как известно, относятся различные ведомственные и корпоративные радиосети для скорой помощи, служб охраны порядка и др. Развитие таких сетей идет в направлении улучшения качества и конфиденциальности связи. Многие виды современных услуг не могли в полной мере предоставить системы первого поколения (SmartTrunk II, LTR, Multi-Net, Accessnet, Smartnet, EDACS, MPT 1327).

Отличительная особенность транкинговых систем - возможность эффективного ис пользования полосы частот за счет организации свободного доступа к общему частотному ресурсу ретрансляционного пункта, содержащего обычно несколько ретрансляторов, свя занных друг с другом с помощью общей шины управления. Гибкая архитектура транкинговых систем позволяет передавать как индивидуальные вызовы, так и вызовы абонентов нескольких групп или сразу всех абонентов сети. Работа станции на излучение в таких системах обычно осуществляется не непрерывно, а лишь по нажатию тангенты радиотелефона, что уменьшает перегруженность эфира.

Однако существующие сети профессиональной связи первого поколения не гарантиру ют высокой конфиденциальности и надежной защиты от несанкционированного доступа, и, что особенно существенно, не обеспечивают аутентификацию абонентов и идентификацию абонентского оборудования. Эти задачи намечено решить при создании цифровых систем профессиональной связи второго поколения (АРСО, TETRA), которые призваны заменить огромное число несовместимых друг с другом аналоговых стандартов.

Стандарт на цифровую систему транкинговой связи АРСО 25 разработан в США. Его реализацию намечено осуществить в два этапа с целью плавного перехода от существую щих аналоговых сетей к цифровым. С технической точки зрения переход ко второму этапу связан со снижением в 2 раза шага сетки частот (до 6,25 кГц) и использованием спектрально эффективной модуляции CQPSK.

Под влиянием впечатляющих успехов стандарта сотовой связи GSM в ETSI был разра ботан общеевропейский стандарт цифровой транкинговой системы радиосвязи TETRA (TransEuropean Trunked Radio). В TETRA заложены универсальные технические решения, которые позволяет с минимальными затратами реализовывать систему в разных диапазонах частот и с отличающимися протоколами связи. Наряду с экономией частотного ресурса система TETRA обеспечивает большие возможности в части наращивания технических возможностей, предусматривая в перспективе предоставление услуг 3-го поколения и реализацию разных сценариев внедрения.

Системы спутниковой связи Системы подвижной спутниковой связи появились около 30 лет назад, когда на орбиту был выведен геостационарный космический аппарат (КА) Marisat. Первоначально мобиль ные земные станции (ЗС) разрабатывались как системы специального назначения (морские, воздушные, автомобильные, железнодорожные) и были ориентированы на ограниченное число пользователей. Надежность связи была невысокой, что связано с низкой энерговооруженностью подвижных объектов и проблемами обеспечения устойчивости связи при сложном рельефе местности и малых рабочих углах места.

Земные станции первого поколения (стандарт Inmarsat-A) предназначались в основном для создания ведомственных и корпоративных сетей с радиальной (или радиально узловой) структурой с большими центральными станциями.

Революционные преобразования в области мобильной спутниковой связи произошли в начале 90-х и были обусловлены тремя факторами: коммерциализацией космических про грамм, использованием низкоорбитальных и средневысотных КА и повсеместным перехо дом на цифровую связь с использованием цифровых сигнальных процессоров (DSP). Про цесс конверсии сопровождался заимствованием и переносом передовых военных техноло гий в коммерческие программы. В результате были реализованы несколько проектов гло бальных систем спутниковой связи с КА на низких орбитах (Iridium, Globalstar), средневысотных (ICO), а также две региональные системы (AceS и Thuraya). Глобальная система персональной спутниковой связи Iridium была введена в эксплуатацию в конце 1998 г. Проработав около полутора лет, она прекратила свое существование. Детальный анализ случившегося еще предстоит, однако уже сейчас ясно, что великолепно задуманный и реализованный технический проект оказался не востребованным массовым рынком. Главные причины - низкий спрос на услуги голосовой связи и просчеты в маркетинговой политике.

На этапе формирования концепции системы (1987 г.), идея портативных спутниковых телефонов и пейджеров выглядела привлекательной и вполне конкурентоспособной.

Одно-режимные (спутниковые) и двухрежимные (спутниковые/сотовые) абонентские терминалы должны были обеспечить гибкую стратегию предоставления услуг и развертывания системы Iridium.

Однако разработчики проекта Iridium не учли те серьезные изменения, которые про изошли в мире за последние годы. Они, прежде всего, связаны с успехами наземной связи.

Новые модификации сотовых телефонов легче и удобнее, а тарифы более привлекательные, чем в спутниковой связи. Кроме того, время работы без подзарядки аккумуляторных батарей в спутниковой связи меньше, а возможности работы из зданий ограничены. Что же касается обслуживания труднодоступных районов и океанов, в которых спутниковая связь не имеет себе альтернативы, то оказалось, что желающих общаться по объявленным тарифам не так уж и много, чтобы окупить эксплуатационные затраты.

С 2000 года начата эксплуатация трех систем: глобальной системы персональной спутниковой связи Globalstar и региональных систем ACeS и Thuraya, ориентированных не только на голосовую связь, но и передачу данных. В следующем 2001 г. была введена в эксплуатацию система ICO.

Дальнейшее развитие систем подвижной спутниковой связи будет осуществляться в рамках реализации проектов систем сотовой связи 3-го поколения.

Классификация систем 2-го поколения В основу предлагаемой классификации систем подвижной радиотелефонной связи 2-го поколения положены три основных признака: назначение системы, метод многостанционного доступа и схема дуплексирования каналов (рис. 2.1). В зависимости от назначения и размеров зоны обслуживания все системы подвижной связи могут быть разделены на 4 класса:

спутниковые системы связи с зоной обслуживания в одном луче 400-800 км и гло бальной зоной обслуживания для одного спутника 3000-8000 км в зависимости от высоты орбиты;

системы сотовой подвижной радиосвязи с радиусом действия от 0,3 до 35 км;

транкинговые (профессинальные) системы радиосвязи с радиусом зоны обслужива ния от 2 до 50 км в зависимости от высоты подъема антенны;

системы беспроводного доступа с типовыми размерами соты до 0,3 км.

Различия между системами разных классов, прежде всего, состоят в составе и качестве предоставляемых услуг. Наиболее высокое качество обеспечивают сотовые сети и системы беспроводного доступа, предоставляющие услуги двусторонней радиосвязи в интересах как мобильных, так и стационарных абонентов (телефонные сети общего пользования, ISDN и др.). Аналогичные услуги, но с меньшими возможностями, реализованы в спутниковых системах. Что же касается транкинговых систем, то в них основным видом обслуживания является полудуплексная связь и групповой вызов абонентов.

Размеры соты зависят от плотности абонентов, приходящейся на единицу зоны покры тия, и характера распределения абонентов по обслуживаемой территории. В местах с по вышенной плотностью абонентов создаются пикосоты с радиусом до 100 м, а в районах наиболее интенсивной застройки и с высокой плотностью населения организуются микро соты (0,1-0,5 км). Радиус действия макросотовых зон, которые охватывают город и приго родные зоны, не превышает 30-35 км. Что же касается обслуживания абонентов в сельской местности, удаленных и труднодоступных районах, то оно может осуществляться как с использованием наземных сотовых, так и спутниковых систем.

Сотовые сети и системы беспроводного доступа могут обслуживать районы с большой плотностью абонентов до 10000 Эрланг на квадратный километр. Транкинговые сети более эффективны, когда объем трафика не превышает 1-2 Эрл/кв. км. Для повышения спектральной эффективности в сотовых системах используется широкополосная TDMA или CDMA, в то время как в транкинговых сетях в основном применяются узкополосная TDMA или FDMA.

Другое различие заключается в схеме организации связи. В сотовых системах и систе мах беспроводного доступа осуществляются индивидуальные вызовы между абонентами.

Средняя длительность разговора может достигать несколько минут. Типовой режим работы транкинговых систем основан на передаче коротких вызовов (менее 1 мин), которые могут организовываться как индивидуально, так и через диспетчера. Время установления связи в транкинговых системах небольшое и, как правило, не превышает 0, с.

По способу использования частотного ресурса системы подвижной связи разделяются на два класса:

системы связи с жестко закрепленными за абонентами каналами;

системы с предоставлением канала по требованию при нахождении абонентов в об щей зоне обслуживания.

В системах с фиксированным закреплением каналов обеспечивается высокая оперативность связи. Принцип фиксированного закрепления каналов получил широкое распространение в системах конвенциональной радиосвязи и ряде транкинговых систем.

Транкинговые системы второго поколения относятся к системам со свободным доступом.

Они позволяют работать на любом канале в пределах выбранной группы частот, причем конкретный канал закрепляется за выделенным ресурсом. В сотовых сетях и системах беспроводного доступа обеспечивается предоставление канала по требованию при нахождении абонентов в одной зоне обслуживания Сравнительные характеристики для систем наземной подвижной связи 2-го поколения приведены в табл. 2.1. Хотя перечень приведенных систем не является достаточно полным, тем не менее он позволяет оценить различия при построении той или иной системы.

Использование в системах 2-го поколения новых системных и технических решений позволило улучшить отношение сигнал/шум (Eb/No). Если в аналоговых системах 1-го по коления, отношение Eb/No было равно 17-18 дБ, то в системах 2-го поколения этот показатель уже равен 7-9 дБ (табл. 2.1.).

Системы подвижной связи второго поколения имеют ограниченные возможности по наращиванию пропускной способности и видов услуг в рамках выделенного частотного диапазона. Рост их емкости возможен лишь за счет перехода на полускоростные каналы (GSM), использования более эффективных методов модуляции и применения секторных антенн. Секторизация сот в сочетании с использованием спектрально-эффективных методов модуляции позволяет увеличить их пропускную способность, но не более чем в 10 раз.

Сравнение технологий многостанционного доступа Принципы построения системы и организации связи определяют два ключевых понятия: многостанционный доступ и дуплексный разнос. Многостанционный доступ характеризует способность базовой станции (ретранслятора) одновременно принимать и передавать сигналы нескольких мобильных станций. Как видно из предложенной классификации, системы 2-го поколения строятся на базе трех конкурирующих технологий: методов многостанционного доступа с частотным (FDMA), временным (TDMA) и кодовым (CDMA) разделением каналов.

Что же касается дуплексного разноса, то он характеризует возможность информацион ного обмена по одной линии в обоих направлениях. Различают дуплексную передачу с частотным (FDD) и временным (TDD) разделением каналов. В большинстве существующих систем 2-го поколения, кроме DECT и Iridium, используется частотный дуплексный разнос. В режиме TDD двусторонняя связь между абонентами обеспечивается на одной несущей с временным уплотнением каналов передачи и приема, что позволяет сделать систему более гибкой в части использования выделенных полос частот. В отличие от FDD в режиме TDD не требуются парные полосы частот, что упрощает процедуру поиска сот и позволяет более эффективно распределять каналы между сотами. В прямом и обратном каналах трафик в режиме TDD может быть как симметричным, так и асимметричным. Другое преимущество TDD состоит в более простой реализации однорежимного терминала, что обусловлено отсутствием дуплексера.

Метод FDMA широко используется как в традиционных аналоговых системах подвиж ной связи, так и в цифровых системах 2-го поколения, как правило, в сочетании с другими методами. При частотном разделении каждому абоненту на время разговора из всего дос тупного диапазона частот выделяется отдельный канал (узкий участок спектра). В случае персональной связи ширина частотного канала составляет 25-30 кГц. Таким образом, не временной фактор, а только лишь различие по частоте используется для разделения абонентов. Подобный подход имеет ряд преимуществ. Вся информация передается в реальном времени. Удобно частотное разделение и с точки зрения организации связи.

Основной недостаток FDMA - низкая пропускная способность при обслуживании большого числа абонентов с малой активностью.

Технология TDMA используется в большинстве систем 2-го поколения: GSM, TDMA (IS-136), PDC, DECT, TETRA и др. В отличие от систем с частотным разделением все або ненты работают в одном и том же диапазоне частот, при этом каждому из них выделяется свой временной интервал (канал), в течение которого разрешается передавать информацию. В GSM спектр шириной 200 кГц нарезается на 8 канальных интервалов (слотов), а в полосе 30 кГц (TDMA) организуется 3 канальных интервала.

СИСТЕМЫ ПОДВИЖНОЙ РАДИОТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ Транкинговые Сотовые Спутниковые Беспроводный системы системы системы доступ TDMA CDMA FDMA FDMA TDMA TDMA TDMA FDMA CDMA FDD FDD FDD TDD TDD FDD FDD FDD FDD FDD Globalstar CDMA TETRA APCO Iridium ICO CT-2 DECT GSM (IS-95) D-AMPS PHS Tetrapol Inmarsat iDEN Ellipso ACeS (IS-136) M Digistar PDC Thuraya Рис. 2.1. Классификация систем подвижной связи второго поколения Таблица 2.1. Сравнительные характеристики наземных систем подвижной связи 2-го поколения Стандарт Сотовые системы Беспроводный доступ Транкинговые системы Характеристика GSM CDMA (IS-95) PDC CT2 DECT TETRA APCO Tetrapol TDMA (IS-136) Диапазон частот, МГц 890-915/1710-1785 935- 824-849 869-894 824-849 869-894 810-826 940-956 864-868 1880-1900 380-400 410-430 (450- 138-174 406-512 70.


.. 960/1805-1880 1429-1453 1477- 470) 746- Ширина полосы частот, МГц 25 25 25 25 24 20 20 H/O Дуплексный разнос, МГц Нет Нет 45/95 45 45 48(130) 10 H/O Канальный разнос, кГц 200 30 1250 25 (50) 100 1728 25 12,5/6,25 12,5/ Число дуплексных каналов н/д н/д 124 832 20 640 40 10 Метод доступа TDMA TDMA CDMA TDMA FDMA TDMA TDMA FDMA FDMA Метод дуплексирования каналов FDD FDD FDD FDD TDD TDD FDD FDD FDD Число каналов на несущую 8 или 16 3(6) 55 3(6) 1 12 4 1 Метод модуляции л/4 DQPSK QPSK (БС) OQPSK л/4 DQPSK л/4 DQPSK GMSK GFSK GFSK C4FM CQPSK GMSK (MC) Скорость передачи, кбит/с 270,8 48,6 1288 42 72 1152 36 9,6 Тип речевого кодека RPE-LTP VSELP QCELP VSELP ADPCM ADPCM ACELP IMBE RPCELP Скорость речевого кодека, кбит/с 13 или 6,5 13 или 8, 7,95 6,7 32 32 4,5 4,4 Канальное кодирование для речи R=l/2, К=5 н/д н/д R=l/2 R=l/3,R=l/2 R=l/2 CRC R=2/3 R=l/2, Goley Длина кадра, мс 4,6 40 20 20 2 10 57 180 Мощность МС, Вт средняя (пиковая) 10 (автом.) GSM-900 2,5 (20), 8(1), 3,0 (9), 1,6 (4,8), 1,6 0,6 (6,3) 2,5 1,0 0,66 (2) 0, 005 (0,01) 0,01 (0,25) 2.5 (10) 0,75 (3) 1 H/O (0,6), 2(0,25), 0,1 (0,8) GSM- (1,8) (0,25) 1800: 1(0,125), 0,25 (0,03) Отношение Eb/No н/о 9 16 6-7 17 20 12 19 H/O Хэндовер Да Да Да (мягкий) Да Нет Нет Да н/о H/O Поколения систем сотовой связи Стандарты первого поколения - 1G Первые стандарты двусторонней радиотелефонной связи между подвижными объектами появились 60 лет назад. Связь осуществлялась на фиксированных частотах, а передаваемые сигналы занимали в эфире широкую полосу частот. С развитием техники традиционной (конвенциональной) радиосвязи возникли проблемы, связанные с ограниченным частотным ресурсом и низкой пропускной способностью таких систем.

Идея создания сотовых систем была основана на разбиении обслуживаемой территории на небольшие зоны (соты), в каждой из которых размещена, как правило, одна базовая станция. Такой принцип организации связи позволяет увеличить число абонентов и повысить качество связи за счет повторного использования одних и тех же частот в различных сотах.

Первые коммерческие сети сотовой связи появились в начале 80-х годов. Для передачи речи все они использовали аналоговую частотную модуляцию. К ним относятся:

AMPS (Advanced Mobile Phone Service — усовершенствованная мобильная телефонная служба, диапазон 800 МГц) — широко используется в США, Канаде, Центральной и Южной Америке, Австралии;

известен также как «североамериканский стандарт»;

это самый распространенный аналоговый стандарт в мире, обслуживающий более трети всех абонентов сотовой связи (вместе с цифровой модификацией D-AMPS, речь о которой впереди);

например, в России используется в качестве регионального стандарта (в основном — в варианте D-AMPS), где он также является наиболее распространенным. В Узбекистане стандарты AMPS/DAMPS использовались операторами «Уздунробита» и «Rubicon Wirelesss Communications»;

TACS (Total Access Communications System — общедоступная система связи, диапазон 900 МГц) — используется в Англии, Италии, Испании, Австрии, Ирландии, с модификациями ETACS (Англия) и JTACS/NTACS (Япония);

это второй по распространенности стандарт среди аналоговых;

в 1995 г., он занимал и общее второе место в мире по величине абонентской базы, но в 1997 г. был оттеснен на четвертое место более быстро развивающимися цифровыми стандартами;

NMT 450 и NMT 900 (Nordic Mobile Telephone — мобильный телефон северных стран, диапазоны 450 и 900 МГц соответственно) — используется в Скандинавии и во многих других странах;

известен также как «скандинавский стандарт»;

третий по распространенности среди аналоговых стандартов мира;

на заре становления сотовой связи в Узбекистане на стандарте NMT строила свою сеть «Уздунробита»;

С-450 (диапазон 450 МГц) — используется в Германии и Португалии;

RTMS (Radio Telephone Mobile System — мобильная радиотелефонная система, диапазон 450 МГц) — используется в Италии;

Radiocom 2000 (диапазоны 170, 200, 400 МГц) — используется во Франции;

NTT (Nippon Telephone and Telegraph system — японская система телефона и телеграфа, диапазон 800…900 МГц — в трех вариантах) — используется в Японии.

Во всех аналоговых стандартах применяются частотная модуляция для передачи речи и частотная манипуляция для передачи информации управления (или сигнализации — signaling). Для передачи информации различных каналов используются различные участки спектра частот — применяется метод множественного доступа с частотным разделением каналов (Frequency Division Multiple Access — FDMA), с полосами каналов в различных стандартах от 12,5 до 30 кГц. С этим непосредственно связан основной недостаток аналоговых систем — относительно низкая емкость, являющаяся прямым следствием недостаточно рационального использования выделенной полосы частот при частотном разделении каналов. Этот недостаток стал очевиден уже к середине 80-х годов, в самом начале широкого распространения сотовой связи в ведущих странах, и сразу же значительные силы были направлены на поиск более совершенных технических решений. В результате этих усилий и поисков появились цифровые сотовые системы второго поколения. Переход к цифровым системам сотовой связи стимулировался также широким внедрением цифровой техники в связь в целом и в значительной степени был обеспечен разработкой низкоскоростных методов кодирования и появлением сверхминиатюрных интегральных схем для цифровой обработки сигналов.

Стандарты второго поколения - 2G В США аналоговый стандарт AMPS получил столь широкое распространение, что прямая замена его цифровым оказалась практически невозможной. Выход был найден в разработке двухрежимной аналого-цифровой системы, позволяющей совмещать работу аналоговой и цифровой систем в одном и том же диапазоне. Работа над соответствующим стандартом была начата в 1988 г. и закончена в 1992 г.;

стандарт получил наименование D-AMPS, или IS-54 (IS — сокращение от Interim Standard, то есть «промежуточный стандарт»). Его практическое использование началось в 1993 г. В Европе ситуация осложнялась наличием множества несовместимых аналоговых систем («лоскутное одеяло»). Здесь выходом оказалась разработка единого общеевропейского стандарта GSM (GSM 900 -диапазон 900 МГц). Соответствующая работа была начата в 1982, г., к 1987 г.

были определены все основные характеристики системы, а в 1988 г. приняты основные документы стандарта. Практическое применение стандарта началось с 1991 г. Еще один вариант цифрового стандарта, по техническим характеристикам схожий с D-AMPS, был разработан в Японии в 1993 г.;

первоначально он назывался JDC, а с 1994 г. — PDC (Personal Digital Cellular — буквально «персональная цифровая сотовая связь»). Но на этом развитие цифровых систем сотовой связи не остановилось.

Стандарт D-AMPS дополнительно усовершенствовался за счет введения нового типа каналов управления. Дело в том, что цифровая версия IS-54 сохранила структуру каналов управления аналогового AMPS, что ограничивало возможности системы. Новые чисто цифровые каналы управления введены в версии IS-136, которая была разработана в 1994 г. и начала применяться в 1996 г. При этом была сохранена совместимость с AMPS и IS-54, но повышена емкость канала управления и заметно расширены функциональные возможности системы.

Стандарт GSM, продолжая совершенствоваться технически (последовательно вводимые фазы 1, 2 и 2+), в 1989 г. пошел на освоение нового частотного диапазона МГц. Это направление известно под названием системы персональной связи. Отличие последней от исходной системы GSM 900 не столько техническое, сколько маркетинговое при технической поддержке: более широкая рабочая полоса частот в сочетании с меньшими размерами ячеек (сот) позволяет строить сотовые сети значительно большей емкости, и именно расчет на массовую систему мобильной связи с относительно компактными, легкими, удобными и недорогими абонентскими терминалами был заложен в основу этой системы. Соответствующий стандарт (в виде дополнений к исходному стандарту GSM 900) был разработан в Европе в 1990—1991 гг. Система получила название DCS 1800 (Digital Cellular System — цифровая система сотовой связи;

первоначально использовалось также наименование PCN — Personal Communications Network, что в буквальном переводе означает «сеть персональной связи») и начала использоваться с 1993 г. В 1996 г. было принято решение именовать ее GSM 1800.

В США диапазон 1800 МГц оказался занят другими пользователями, но была найдена возможность выделить полосу частот в диапазоне 1900 МГц, которая получила в Америке название диапазона систем персональной связи (PCS — Personal Communications Systems), в отличие от диапазона 800 МГц, за которым сохранено название сотового (cellular). Освоение диапазона 1900 МГц началось с конца 1995 г.;

работа в этом диапазоне предусмотрена стандартом D-AMPS (версия IS-136, но аналогового AMPS в диапазоне 1900 МГц уже нет), и разработана соответствующая версия стандарта GSM («американский» GSM 1900 — стандарт IS-661).

Стандарты поколения 2.5G GPRS - (англ. General Packet Radio Service — пакетная радиосвязь общего пользования) — надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. GPRS позволяет пользователю мобильного телефона производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет. GPRS предполагает тарификацию по объему переданной/полученной информации, а не времени.

EDGE - (англ. Enhanced Data rates for GSM Evolution) — цифровая технология для мобильной связи, которая функционирует как надстройка над 2G и 2.5G (GPRS) сетями.

Эта технология работает в TDMA и GSM сетях. Для поддержки EDGE в сети GSM требуются определнные модификации и усовершенствования. На основе EDGE могут работать: ECSD — ускоренный доступ в Интернет по каналу CSD, EHSCSD — по каналу HSCSD, и EGPRS — по каналу GPRS. EDGE был впервые представлен в 2003 году в Северной Америке.


1xRTT - (англ. One Times Radio Transmission Technology) —мобильная технология 2.5G для передачи цифровых данных, основанная на CDMA-технологии. Использует принцип передачи с коммутацией пакетов. Теоретически возможная скорость передачи 144 кбит/с., но на практике реальная скорость менее 40-60 кбит/с. Система 1xRTT использует лицензируемый радиочастотный диапазон и, подобно другим мобильным технологиям, широко распространена.

Стандарты третьего поколения - 3G Все перечисленные выше цифровые системы второго поколения основаны на методе множественного доступа с временным разделением каналов (Time Division Multiple Access — TDMA). Однако уже в 1992—1993 гг. в США был разработан стандарт системы сотовой связи на основе метода множественного доступа с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access — CDMA) — стандарт IS-95 (диапазон 800 МГц).

Он начал применяться с 1995 1996 гг. в Гонконге, США, Южной Корее, причем в Южной Корее-наиболее широко, а в США начала использоваться и версия этого стандарта для диапазона 1900 МГц. Направление персональной связи нашло свое преломление и в Японии, где в 1991—1992 гг. была разработана и с 1995 г. начала широко использоваться система PHS диапазона 1800 МГц (Personal Handyphone System — буквально «система персонального ручного телефона»).

Стандарты поколения 3.5G 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.

Стандарты четвертого поколения - 4G На данный момент Международным союзом электросвязи (ITU) не был определен термин "4G", следовательно, его употребление применительно к определенной технологии некорректно. Технологии, претендующие на роль 4G (и очень часто упоминаемые в прессе в качестве 4G): LTE, mobile WiMAX, UMB. В настоящее время все они находятся в стадии разработки с внедрением в 2008 году - мобильный WiМAX, в - LTE, UMB - не известно, так как ни один оператор (в мировом масштабе) не заключил контракт на тестирование.

В Узбекистане, скорее всего, внедрения упомянутых сетей следует ожидать через 2-3 года после их мирового запуска.

Таблица 2.2. Эволюция систем мобильной связи Поколение систем 1G 2G 2.5G 3G 3.5G 4G мобильной связи Начало 1970 1980 1985 1990 2000 разработок Годы 1984 1991 1999 2002 2006-2007 2008— реализации цифровой стандарт, большая мкость, поддержка большая ещ увеличение IP коротких мкость, большая скорости ориентированная аналоговый сообщений Сервисы пакетная мкость, сетей сеть, поддержка стандарт (SMS), передача скорости до третьего мультимедиа, передача данных 2 Мбит/с поколения скорости до сотен данных со мегабит в секунду скоростью до 9,6 кбит/с Скорость 384 3- 1,9 кбит/с 14,4 кбит/с 2 Мбит/с 1 Гбит/с передачи кбит/с Мбит/с AMPS, TDMA, GPRS, WCDMA, Предположительно Стандарты TACS, CDMA, EDGE, CDMA2000, HSDPA единый стандарт NMT GSM, PDC 1xRTT UMTS PSTN, сеть сеть сеть пакетной пакетной Сеть пакетной Интернет PSTN PSTN передачи передачи передачи данных данных данных Таблица 2.3. Стандарты сотовой связи различных поколений Стандарты 1G 2G 3G мобильной связи UMTS Семейство GSM / GSM UMTS (3GPP) W-CDMA (UMTS) GPRS HSPA EDGE (EGPRS) o HSDPA o EDGE o HSUPA Evolution o HSPA+ CSD UMTS-TDD o TD-CDMA HSCSD o TD-SCDMA FOMA Семейство cdmaOne / cdmaOne (2G) CDMA2000 (3G) CDMA2000 (3GPP2) EV-DO Семейство AMPS AMPS (1G) D-AMPS (2G) TACS / ETACS Другие технологии PTT NMT iDEN MTS Hicap PDC IMTS CDPD CSD AMTS Mobitex PHS OLT DataTAC WiDEN MTD Autotel / PALM ARP Методы FDMA TDMA CDMA многостанционного SSMA W-CDMA доступа 170 МГц, 800МГц, 800МГц, Рабочие диапазоны 200 МГц, 900МГц, 1800МГц, частот 400 МГц, 1800МГц, 1900МГц, 450 МГц, 1900МГц 2200МГц Cellular 800 МГц, o GSM 900 МГц o UMTS o PCS SMR Использованная литература Невдяев Л. М. Мобильная связь 3-го поколения. Серия изданий «Связь и бизнес», 1.

М., 2000. ISBN 5-93184-006-0.

http://en.wikipedia.org 2.

Лекция 3.

Системы сотовой связи третьего поколения - 3G Термин 3G (от англ. third generation — «третье поколение»), определяет технологии мобильной связи, так называемого 3 поколения — систем сотовой связи, предоставляющих набор услуг, которые объединяют как высокоскоростной мобильный доступ к сетям передачи данных и Интернет, так и технологию радиосвязи, которая создат канал передачи данных.

Таблица 3. Поколения систем сотовой связи после 2G 3G 3,5G 3,75G 4G W-CDMA HSDPA HSUPA LTE o UMTS WiMAX o FOMA Wi-Fi CDMA- TD-SCDMA Характеристики систем сотовой связи 3G Мобильная связь третьего поколения строится на основе пакетной передачи данных. 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, возникли семейства стандартов, обеспечивающих услуги третьего поколения.

Сети третьего поколения - 3G работают на частотах дециметрового диапазона около 2 ГГц, передавая данные со скоростью 2 Мбит/с. Они позволяют организовывать видеотелефонную связь, смотреть на мобильном телефоне фильмы и телепрограммы и т. д. В мире сосуществуют два семейства стандартов 3G: UMTS (или W-CDMA) и CDMA-2000. Стандарт UMTS распространн в основном в Европе, тогда как CDMA 2000 — в США и Азии. По данным аналитической группы Wireless Intelligence, на конец ноября 2006 г. в мире насчитывалось 364 млн. абонентов 3G, из которых 93,5 млн. были подключены к сетям UMTS и 271,1 млн. — к сетям СDMA-2000. Крупнейшим оператором систем 3G на тот период являлся японский NTT DoCoMo (40 млн. абонентов).

Технология W-CDMA W-CDMA (англ. Wideband Code Division Multiple Access — широкополосный CDMA) — технология радиоинтерфейса, избранная большинством операторов сотовой связи для обеспечения широкополосного радиодоступа с целью поддержки услуг 3G.

Данная технология является основой стандартов UMTS и FOMA.

Технология оптимизирована для предоставления высокоскоростных мультимедийных услуг таких как музыка, видео, игры, доступ в Интернет и видеоконференции;

обеспечивает скорости доступа: вплоть до 2 Мбит/с на коротких расстояниях с ограниченной мобильностью и 384 кбит/с - на больших расстояниях с полной мобильностью. Такие величины скорости передачи данных требуют широкую полосу частот, поэтому ширина полосы W-CDMA составляет 5МГц.

Технология может быть добавлена к существующим сетям GSM и PDC, что делает W-CDMA наиболее перспективным с точки зрения использования сетевых ресурсов и глобальной совместимости.

Стандарт UMTS UMTS (англ. Universal Mobile Telecommunications System - универсальная система мобильной связи) – технология сотовой связи, относящаяся к поколению 3G. В качестве способа передачи данных через радиоэфир используется технология W-CDMA. Система UMTS стандартизована в соответствии с проектом Программы партнерства по развитию сетей сотовой связи третьего поколения (3GPP) и является ответом европейских разработчиков на требования Международного Союза Электросвязи (МСЭ). Эти требования были определены как набор минимальных критериев сетей 3G и получили название Программы IMT-2000.

С целью отличия от конкурирующих решений, UMTS также часто называют 3GSM с целью подчеркнуть принадлежность технологии к сетям третьего поколения 3G и его преемственность в разработках от сетей стандарта GSM.

Возможности стандарта Стандарт UMTS, используя разработки W-CDMA, позволяет поддерживать скорость передачи информации на теоретическом уровне не менее 14 Мбит в сек. (при использовании HSDPA). Однако, в настоящий момент самыми высокими скоростями считаются 384 кбит/с для мобильных станций технологии R99 и 3,6 Мбит/с для станций HSDPA в режиме передачи данных от базовой станции к мобильному терминалу. Но и это является несомненным прогрессом по сравнению со значением в 9,6 кбит/с при передаче данных по каналу GSM, или использованием в соответствии с технологией HSCSD нескольких каналов 9,6 кбит/с (при этом максимально достигаемая скорость – 14,4 кбит/с в CDMAOne), и, наряду с другими технологиями беспроводной передачи данных (CDMA 2000, PHS, WLAN) позволяет получить доступ к Всемирной Паутине WWW и другим сервисам посредством использования мобильных станций.

Предшествующее поколению 3G второе поколение мобильной связи включает в себя такие технологии как GSM, IS-95, PHS, используемый в Японии стандарт PDC и некоторые другие, принятые на вооружение в самых разных странах. Эволюционным этапом на этом пути развития телекоммуникаций является поколение «2,5G», обозначающее применение в сетях 2G технологии GPRS. Теоретически скорость передачи данных с GPRS может составлять максимально 171,2 кбит/с, но на практике она колеблется в пределах 56 кбит/с, что тем не менее повышает привлекательность технологии, основанной на пакетной коммутации по сравнению с более медленными в передаче данных способах, основанных на коммутации каналов. GPRS применена во многих сотовых сетях стандарта GSM, а следующий этап в этом процессе - технология EDGE, использующая более сложные схемы кодирования информации, позволяет поднять скорость передачи данных до 473,6 кбит/с в теории и до 180 кбит/с на практике. Сети, развернутые с применением EDGE, часто относят к поколению «2,75G».

Начиная с 2006г., в сетях UMTS повсеместно распространяется технология высокоскоростной пакетной передачи данных от базовой станции к мобильному терминалу - HSDPA, которую принято относить к сетям поколения «3,5G». К началу 2008г. HSDPA поддерживала скорость передачи данных по линии «вниз» до 7,2 Мбит/с.

Также ведутся разработки по повышению скорости передачи данных по линии «вверх» – технология HSUPA. В долгосрочной перспективе, согласно проектам 3GPP, планируется эволюция UMTS в сети четвертого поколения - 4G, позволяющие базовым станциям передавать и принимать информацию на скоростях 100Мбит/с и 50Мбит/с соответственно, благодаря усовершенствованному использованию радиосреды посредством новой технологии мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов OFDM.

Стандарт UMTS позволяет пользователям проводить сеансы видеоконференций посредством мобильного терминала, однако опыт работы операторов связи Японии и некоторых других стран показал невысокий интерес абонентов к данной услуге. Гораздо более перспективным представляется развитие сервисов, предлагающих загрузку музыкального и видео контента: высокий спрос на услуги такого рода был продемонстрирован в сетях 2,5G.

Технология радиосвязи стандарта UMTS UMTS развртывается путм внедрения технологий радиоинтерфейса W-CDMA, TD-CDMA, или TD-SCDMA на «ядро» GSM. В настоящий момент большинство операторов, работающих как на сетях UMTS, так и других стандартов типа FOMA, выбирают в качестве технологии радиоинтерфейса W-CDMA.

Радиоинтерфейс UMTS использует в своей работе пару каналов с шириной полосы 5МГц. Для сравнения, конкурирующий стандарт CDMA-2000 использует один или несколько каналов с полосой частот 1,25 МГц для каждого соединения. Здесь же кроется и Следующая ниже информация не применима к сетям, отличным от UMTS, но использующим воздушный интерфейс W-CDMA: таким, как например FOMA.

недостаток сетей связи, использующих W-CDMA: неэкономичная эксплуатация спектра и необходимость освобождения уже занятых под другие службы частот, что замедляет развертывание сетей, как это происходит, например, в США.

Согласно спецификациям стандарта, UMTS использует следующий спектр частот:

1885МГц – 2025МГц для передачи данных в режиме «от мобильного терминала к базовой станции» и 2110МГц – 2200МГц для передачи данных в режиме «от станции к терминалу». В США по причине занятости спектра частот в 1900МГц сетями GSM выделены диапазоны 1710МГц – 1755МГц и 2110МГц – 2155МГц соответственно. Кроме того, операторы некоторых стран (например, американский AT&T Mobility) дополнительно эксплуатируют полосы частот 850МГц и 1900МГц. Далее, правительство Финляндии на законодательном уровне поддерживает развитие сети стандарта UMTS-900, покрывающей труднодоступные районы страны и использующей диапазон 900МГц (в данном проекте участвуют такие компании как Nokia и Elisa).

Для операторов связи, уже оказывающих услуги в формате GSM, переход в формат UMTS представляется лгким с технической точки зрения и значительно затратным одновременно: при создании сетей нового уровня сохраняется значительная часть прежней инфраструктуры, но вместе с тем получение лицензий и приобретение нового оборудования для базовых станций требует значительных капитальных вложений.

Основным отличием UMTS от GSM является построение воздушной среды передачи данных на принципах Сети Общего Радиодоступа GeRAN. Это позволяет осуществлять стыки UMTS с цифровыми сетями интегрированного обслуживания ISDN, сетью Internet, сетями GSM или другими сетями UMTS. Сеть общего радиодоступа GeRAN включает три нижних уровня модели OSI (Open Systems Interconnection Model модель Взаимодействия Открытых Систем), верхний из которых (третий, сетевой уровень) составляют протоколы, образующие системный уровень управления радиоресурсами (протокол RRM). Этот уровень ответственен за управление каналами между мобильными терминалами и сетью базовых станций (в том числе передача обслуживания терминала между базовыми станциями).

Модемные устройства С помощью сотового маршрутизатора (cellular router), карточки PCMCIA или специального устройства USB пользователи получают возможность доступа к услугам передачи данных сетей UMTS вне зависимости от типа используемого компьютера (поддерживаются в том числе планшетные компьютеры и карманные персональные компьютеры). Часть программного обеспечения может устанавливаться автоматически при обнаружении операционной системой модема, и не требует дополнительных знаний по настройке подключения к сети.

Использование мобильного терминала, имеющего доступ к сетям 3G, в качестве маршрутизатора позволяет установить соединение с сетью Интернет посредством Bluetooth ноутбукам самых разных марок и производителей.

Взаимодействие сетей и международный роуминг UMTS и GSM задействуют различные механизмы на уровне радиоинтерфейса, и потому не являются совместимыми. Однако последние разработки среди продаваемых на территории Европы, США, Северной Африки и большей части Азии мобильных терминалов и карт доступа UMTS позволяют работать в сетях обоих стандартов. Если абонент UMTS выходит из зоны действия UMTS, его терминал автоматически переключается на прием и посылку сигналов в формате GSM (даже если сети обслуживаются разными операторами связи). Вместе с тем, мобильные терминалы стандарта GSM не могут использоваться в сетях UMTS.

Распределение частот К декабрю 2004г. по всему миру было выдано более 120 лицензий на предоставление услуг связи операторам, внедряющих технологию радиодоступа W CDMA на оборудовании стандарта GSM. В Европе процесс выдачи лицензий пришелся на время повышенного спроса на акции технологических компаний, и в таких странах как Великобритания и Германия стоимость лицензий была, по мнению многих специалистов, неоправданно завышена. В Германии покупатели выложили в сумме более 50 миллиардов евро за шесть лицензий, две из которых позже были аннулированы без возмещения стоимости (компании Mobilcom и консорциума финской Sonera и испанской Telefonica).

Помимо оплаты стоимости лицензии, операторы брали на себя бремя достаточно высоких налоговых выплат в течение последующих десяти лет, что, по прогнозам финансистов, не могло окупить затрат участников и привело бы к банкротству (в числе наиболее рискованных игроков оказалась датская KPN). Спустя несколько лет часть операторов предпочла частично или полностью отказаться от полученных лицензий.

Спектр частот, отведенный под использование UMTS в Европе, является уже занятым под предоставление других услуг на территории США: частота в 1900МГц отведена под Personal Communications Service (PCS) стандарта 2G, частота 2100МГц используется для спутниковой связи. Тем не менее, по решению государственных органов США часть диапазона 2100МГц освобождается под услуги 3G, также как и часть диапазона 1700МГц (для передачи данных в направлении «вверх»).

AT&T Wireless запустила сеть UMTS в США в конце 2004 г. в диапазоне 1900МГц.

Компания Cingular, приобретенная AT&T в том же 2004г., смогла применить эту технологию в своей сети в ряде американских городов. В соседней Канаде запуск UMTS также анонсируется на частоте 1900МГц. Другая компания - T-Mobile, предполагает развернуть сеть в диапазоне 2100/1700МГц.

С целью расширения абонентской базы AT&T также осваивает диапазон в 850МГц в части американских штатов. Австралийский оператор Telstra планирует к февралю 2008г. перейти от эксплуатации сети CDMA в диапазоне 850МГц к UMTS на частоте 2100МГц. Стоит отметить то, что диапазон 850МГц позволяет охватывать большую зону действия в пределах одной базовой станции по сравнению с диапазонами 1700/1900/2100МГц.

Конкурирующие стандарты Несмотря на то, что UMTS реализует последние разработки в области использования радиоинтерфейса, конкурентными по отношению к этой технологии считаются сети FOMA, CDMA-2000 и TD-SCDMA. Из перечисленных только FOMA предполагает использование W-CDMA.

В принципе, конкурирующий стандарт определяется, исходя из конфигурации самой UMTS. Если UMTS нацелена на передачу данных, то тут конкурирующими считаются и технологии WiMAX и Flash-OFDM. В настоящей статье обсуждаются аспекты систем UMTS-FDD, формы UMTS, предлагаемой к использованию в традиционных сотовых сетях. Другая форма UMTS, UMTS-TDD, построенная на отличной от W-CDMA технологии передачи данных по эфиру (TD-CDMA) предлагает осуществлять обмен данными между базовой станцией и мобильным терминалом в одном спектре, что является эффективным решениям для предоставления раздельного доступа. В данном случае мы можем говорить о более конкурентоспособном решении по отношению к сетям, аналогичным WiMAX, чем ориентированные на голосовой трафик UMTS.

Как стандарт CDMA-2000, так и W-CDMA согласованы МСЭ как часть семейства IMT-2000 поколения 3G в приложение к технологиям TD-CDMA, EDGE и собственному стандарту Китая TD-SCDMA.

Более узкая по отношению к UMTS полоса пропускания CDMA-2000 позволяет гораздо легче запустить эту технологию в местах, где эксплуатируются более ранние сети.

По ряду причин операторы связи могут эксплуатировать либо UMTS, либо GSM, но не обе технологии в одной полосе частот одновременно. Однако это не является большой проблемой, так как в большинстве регионов развертывание двух сетей в одном спектре уже ограничено законодательным образом.

Большинство операторов GSM в Северной Америке, так же как и операторы в других регионах, используют EDGE как наиболее близкую к 3G технологию.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.