Публикации

Прогресс изменил сотовую связь, превратив ее из средства голосового общения в мощный телекоммуникационный инструмент, предоставляющий абонентам обширный перечень услуг, самыми востребованными из которых являются услуги, основанные на передаче данных. Эти услуги стали основополагающими в концепции усовершенствования сетей второго поколения стандарта GSM и в будущих стандартах сотовой связи, вплоть до конечной точки своего развития – образования некой глобальной информационной системы, в которой все виды связи будут работать как одно целое.

Настоящее сотовой связи

В сотовой сети стандарта GSM приоритетным являются речевые коммуникации, в связи с этим способам передачи данных в ней до поры до времени уделялось второстепенное значение. Пропускной способности каналов связи этого стандарта в базисной спецификации равной: 9,6 – 14,4 кбит/с вполне хватало для неприхотливой  факсимильной связи. Бурное развитие сети Интернет, электронной почты, мультимедиа поставило перед сотовой связью новые требования. Корпоративный, да и обычный пользователь предпочитал и в мобильных условиях пользоваться услугами по передаче данных, как он привык это делать у себя в офисе. В связи с этим остро встал вопрос о способах увеличения пропускной способности в сети GSM. Это произошло с внедрением новых технологий, основанных на пакетной передаче данных: GPRS и EDGE.

GPRS. Технология GPRS (General Packet Radio Serves) позволяет заметно повысить скорость передачи данных до 173 Кбит/с. Каждый пакет информации кодируется с применением 4 схем кодирования, модулируется, используя GMSK-модуляцию и отправляется эфир по свободным речевым каналам. Последнее обстоятельство заметно влияет на скорость передачи информации. Так как в сети GSM приоритетным является голосовой трафик, то во время загруженности сети телефонными разговорами, скорость передачи данных заметно снижается и обычно не превышает 46 – 53 Кбит/с. Но даже таких показателей оказалось вполне достаточно для реализации большого количества новых услуг:

- Сервис MMS (Multimedia Messaging Service) позволяет обмениваться сообщениями, содержащими мультимедийные данные.

- Электронная почта. Практически все современные мобильные телефоны среднего и бизнес-класса оснащены встроенным e-mail-клиентом достаточно высокого уровня, поддерживающего основные почтовые протоколы и вложения в письма.  

- Серфинг в сети Интернет. Наличие «полноценного» Интернет-браузера раньше было привилегией смартфонов, но сейчас владельцам обычных сотовых аппаратов высокого класса также доступен просмотр не только упрощенных WML, XHTML страниц, но и стандартных – HTML.

- Мобильный Интернет-пейджинг. Переписка в системах: ICQ, MIRC и др.

- Push-to-Talk – полудуплексная голосовая радиосвязь по каналам GPRS.

- SyncML – технология, позволяющая синхронизировать данные мобильного устройства и удаленного компьютера, используя единый универсальный протокол синхронизации.

- Мобильный Интерне-трейдинг. Для торговли на бирже в мобильных условиях достаточно иметь смартфон, работающий на платформе ОС Windows Mobile, с установленной программой iTrader для торговли на бирже FOREX или QUIK – для торговли на ММВБ.

Оплата GPRS-соединения производится не по времени соединения, а по объему полученных/переданных данных, что в некоторых ситуациях (Интернет-пейджинг, Push-to-Talk, Интернет-трейдинг) очень выгодно.     

EDGE. Относительно низкая скорость передачи данных, предусмотренная технологией GPRS, вскоре перестала устраивать пользователей. Дальнейшим эволюционным шагом в развитии пакетной передачи данных стала очередная надстройка к GSM – EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution). Если модернизация сети GSM до уровня GSM/GPRS потребовала от операторов сотовой связи определенных материальных затрат, так как происходила на аппаратном уровне, то апгрейд: GPRS – EDGE обошелся гораздо дешевле и произошел быстрее, в связи с тем, что был в основном программным. В технологии EDGE применена новая модуляционная схема - 8PSK, утраивающая скорость передачи данных. Также улучшены алгоритмы коррекции ошибок путем увеличения схем кодирования сигнала с 4, как в GPRS, до 9. Теоретически скорость передачи данных в сетях, поддерживающих EDGE равна 384-473,6 кбит/с, но учитывая недостатки, присущие в целом пакетной передаче данных, на практике эти показатели заметно скромнее. Тем не менее, операторы сотовой связи и производители телекоммуникационного оборудования возлагают на эту технологию большие надежды. Несомненно, все вышеперечисленные сервисы работают и в сети GSM/EDGE, а также новая технология привела к появлению на рынке сотовой связи новых услуг:

- Мобильное телевидение. Трансляция телевизионного контента из сети Интернет.

- IP-телефония. Голосовое общение с использованием IP-протокола.

Перечисленные новые возможности сети GSM – не более чем маркетинговый ход. Для их качественной реализации необходимо стабильное постоянное соединение с большой пропускной способностью, чего даже надстройка в виде GPRS/EDGE дать не может. Стандарт сотовой связи GSM достиг своего апогея, современные ресурсоемкие задачи требуют большего, для их решения необходим переход к следующим поколениям сотовой связи.

Будущее сотовой связи 

Основанный в 1997 году общемировой проект IMT-2000 (International Mobile Telecommunications System – 2000) регламентирует дальнейшее развитие сотовой связи. Исходя из него, основными характеристиками связи будущих поколений является:

- Общедоступность – связь всегда и везде, здесь речь не идет о привычном нам роуминге, имеется в виду глобальная доступность связи, когда все мировые операторы работают как единое целое.

- Мобильный высокоскоростной доступ ко всем Интернет-ресурсам, причем сотовые терминалы могут в свою очередь сами являться WEB-узлами.

- Мобильный телефон перестает быть просто устройством голосовой связи, а становится высокоинтеллектуальным мультимедийным терминалом.

Стандарты сотовой связи третьего поколения имеют очевидные преимущества перед GSM. Использование в них кодового разделения каналов связи (CDMA) в отличие от частотно-временного (FDMA/TDMA), принятого в GSM, дает большие преимущества:

- позволяет охватить большую территорию и большее число абонентов (в 3-6 раз), чем в сетях GSM;

- даже в часы пик перегрузка сети практически не возможна;

- обеспечивается высокое качество связи в речевом сигнале, мало отличимое от  проводного соединения;

- высокая стабильность соединения, благодаря «мягким» переходам от одной базовой станции к другой, в том числе при движении на большой скорости;

- высокая степень защищенности, используется индивидуальный уникальный код для каждого вызова и около 4,4 трлн. кодов для разделения каналов;

- низкая мощность передатчика сотового телефона третьего поколения (до 0,25 Вт, в отличие от GSM – до 1,6 Вт) наносит меньше вреда здоровью и позволяет значительно экономить энергию;

- высокая скорость передачи данных с возможностью варьирования в широком диапазоне, в зависимости от типа передаваемых данных;

- мультиплексная передача различных данных, требующих разного уровня качества передачи (речь, мультимедиа, небольшие по объему данные) в рамках одного контакта;

- взаимосвязь сетей второго и третьего поколений;

- максимальная гибкость в обновлении сетевого оборудования, путем применения настраиваемых модулей.

Семейство стандартов сотовой связи третьего поколения IMT-2000 насчитывает пять стандартов, но самыми перспективными считаются: UMTS и cdma2000.

cdma2000. В нашей стране сети третьего поколения стандарта cdma2000 продвигает сотовый оператор SkyLink. В Свердловской области основой для сети SkyLink послужила сотовая сеть первого поколения аналогового стандарта NMT-450 оператора Уралвестком. В своей базовой конфигурации стандарт cdma2000 1Х поддерживает невысокую скорость передачи данных (до 163 кбит/с), хотя и обладает высокой стабильностью и надежностью.

Следующий этап развития стандарта cdma2000 1X – повышение скорости передачи данных путем изменения модуляционной схемы – cdma2000 1X EV (Evolution). Внедрение этого стандарта было разделено на две фазы: cdma2000 1X EV-DO (Data Only) ускорение передачи данных и cdma2000 1X EV-DV (Data and Voice) повышение скорости передачи данных и голоса. Недавно оператор SkyLink запустил в эксплуатацию технологию EV-DO под коммерческим названием Sky Turbo, повысив тем самым скорость передачи данных в своих сетях до 2,4 мбит/с.

В рамках стандарта cdma2000 1X EV-DO перечисленные выше сервисы (мобильное телевидение, IP-телефония), несомненно, могут быть реализованы на очень высоком уровне качества. Доступны и другие привлекательные услуги:

- Видеоконференции.

- Дистанционное видеонаблюдение за удаленными объектами.

- Потоковое видео из сети Интернет.

UMTS. Европейский институт стандартизации электросвязи ETSI (European Telecommunications Standards Institute) и Японская Ассоциация радиопромышленности и бизнеса ARIB (Association of Radio Industries and Businesses) более 10 лет занимаются разработкой и продвижением стандарта сотовой связи третьего поколения UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems). Стандарту UMTS прочат успешное будущее. Во-первых, потому, что базой для него послужат системы стандарта GSM – самого распространенного современного стандарта сотовой связи. Во-вторых, в альянс UMTS входят ведущие мировые производители электронного телекоммуникационного оборудования: Nokia, Ericsson, Siemens, Alcatel, Sony, Motorola, Nortel и др.

Сдерживание развития сотовых сетей этого стандарта в нашей стране до недавнего  времени происходило с двух направлений: сверху – медленное выделение радиочастот под нужды сетей третьего поколения и снизу – неготовность российского потребителя востребовать весь спектр услуг, предоставляемый этими сетями. Ситуация улучшилась после заседания 23.10.2006 г. Государственной комиссии по радиочастотам, на котором была разработана программа по конверсии радиочастотного спектра для развертывания на территории РФ сотовых сетей стандарта UMTS. Недавно три ведущих отечественных оператора сотовой связи получили лицензии на модернизацию своих сетей. Дело осталось за малым – проведением масштабной рекламной компании по пропаганде среди населения страны нового стандарта.  

Конвергенция сотовой и других видов связи 

Телекоммуникационная концепция будущего подразумевает постепенное сближение всех видов связи (сотовой, фиксированной, беспроводной и т.д.) в одно информационное пространство, в котором связь с абонентом будет осуществляться в любое время и в любом месте при помощи одно единственного универсального мобильного устройства. Системы связи будут тесно интегрированы в сеть Интернет, предоставляя пользователям постоянный широкополосный высокоскоростной доступ к ресурсам глобальной паутины. Конвергенция систем связи будет происходить по нескольким направлениям.

Первое – конвергенция сетей сотовой связи разных стандартов. Изначально стандарты GSM и UMTS технологически тесно взаимосвязаны, что позволяет обслуживать двухстандартные сотовые терминалы в пределах одной сети. В UMTS также заложены механизмы взаимодействия с другими стандартами третьего поколения, в частности, с cdma2000 по осуществлению «бесшовного» роуминга абонентов из одной сети в другую.

Второе – конвергенция систем беспроводных (Wi-Fi) и сотовых сетей. Дальнейшее развитие ячеистых (mesh) сетей беспроводного доступа Wi-Fi в густонаселенных городских массивах позволит использовать широкополосное Интернет-соединение для мобильной телефонной связи. Для этого была разработана технология UMA (Universal Mobile Access), при помощи которой мобильный телефон, оборудованный Wi-Fi-модулем, подключается не к сотовым базовым станциям, а к HotSpot Wi-Fi и далее по IP-протоколу к сети сотовой связи.

 Третье – конвергенция сетей мобильной и фиксированной связи – FMC (Fixed-Mobile Convergence). Тон здесь задает крупнейший европейский оператор связи – British Telecom, который планирует перевести все свои сети фиксированной связи на IP-протокол (NGN-сеть – New Generation Network). Новая сеть не только приведет к конвергенции нескольких видов связи, но и позволит внедрить перспективные IP-услуги. Подобный проект (в более узком масштабе) разрабатывается и отечественным оператором связи Мобильные ТелеСистемы на оборудовании компании Cisco.

И, наконец, четвертое направление, в котором ведутся разработки – конвергенция спутниковой и мобильной связи (спутниковая сеть VSAT на основе стандарта DVB-RCS). Привлекательность этого направления заключается в том, что в результате его осуществления связь, а также широкополосный доступ в сеть Интернет становятся доступными в любой точке планеты.

Евгений Ткаченко,

evletk002@mail.ru