2020-05-11
103
UMTS и GSM задействуют различные механизмы на уровне воздушного интерфейса, 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 2004 года 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 1900 МГц отведена под Personal Communications Service (PCS) стандарта 2G, частота 2100 МГц используется для спутниковой связи. Тем не менее, по решению государственных органов США часть диапазона 2100 МГц освобождается под услуги 3G, также как и часть диапазона 1700 МГц (для передачи данных в режиме «от мобильного терминала к базовой станции»).
AT&T Wireless запустила сеть UMTS в Соединенных Штатах Америки в конце 2004 г. в диапазоне 1900 МГц. Компания сотовой связи Cingular, приобретенная AT&T в том же 2004 году, смогла применить эту технологию на своей сети в ряде американских городов. В соседней Канаде запуск UMTS также анонсируется на частоте 1900 МГц. Другая компания, T-Mobile, предполагает развернуть сеть в диапазоне 2100/1700 МГц.
С целью расширения абонентской базы AT&T также осваивает диапазон в 850 МГц в части американских штатов. Австралийский оператор Telstra планирует к февралю 2008 года перейти от эксплуатации сети CDMA в диапазоне 850 МГц к UMTS на частоте 2100 МГц. Стоит отметить то, что диапазон 850 МГц позволяет охватывать большую зону действия в пределах одной базовой станции по отношению к сетям 1700/1900/2100 МГЦ.
Конкурирующие стандарты
Несмотря на то что UMTS реализует последние разработки в области использования воздушного интерфейса, конкурентными по отношению к этой технологии считаются сети FOMA, CDMA2000 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 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 воздуху (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.
И CDMA2000, и W-CDMA согласованы Международным союзом электросвязи как часть семейства IMT-2000 поколения 3G в приложение к технологиям TD-CDMA, EDGE и собственному стандарту КНР TD-SCDMA.
Более узкая по отношению к UMTS полоса пропускания CDMA2000 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 оборудование EDGE как наиболее близкую к 3G технологию. Американская AT&T Wireless предложила своим абонентам эту услугу в 2003 году, T-Mobile USA - в октябре 2005 года, канадская Rogers Wireless – в конце 2003 года. Литовский оператор Bitė Lietuva был одним из первых европейских операторов, предложивших пользователям EDGE (декабрь 2003 года), итальянская компания TIM сделала это в 2004 году. Преимущество EDGE заключается в том, что она может быть использована в полосе частот, занимаемых GSM, и лёгкости её внедрения на мобильных терминалах для производителей телефонов. Это легкая, удобная в эксплуатации и относительно недорогая технология, служащая временным решением для апгрейда сетей GSM: UMTS требует более значительных вложений и изменений в архитектуре провайдера. Основным конкурентом этого приложения к сетям выступает CDMA2000.
Недостатки
В некоторых странах (в том числе США и Японии) порядок распределения радиочастотного спектра не соответствует рекомендациям Международного союза электросвязи, и в результате UMTS не может быть развернута в спектре, назначенном разработчиками. Это требует нового подхода к оборудованию сети связи, и перед производителями ставится задача разработки новых технологических решений. Опыт эксплуатации оборудования сетей GSM позволяет сделать предположение, что в скором времени на рынке появится оборудование, которое сможет удовлетворить требованиям заказчиков во всех странах мира, но его стоимость будет значительно выше существующих на данный момент предложений. Однако такая универсальность в конечном итоге позволяет снизить затраты по отрасли в целом, и в результате абонент окажется в выгоде.
В начале эры UMTS основными недостатками технологии представляются следующие моменты
· относительно высокий вес мобильных терминалов наряду с низкой емкостью аккумуляторных батарей
· технологические сложности корректного осуществления хэндовера между сетями UMTS и GSM
· небольшой радиус соты (для полноценного предоставления услуг он составляет 1-1,5 км)
CDMA-2000 3G предлагает практически осуществимое решение для любого существующего на рынке сотового или PCS оператора - а также операторов, уже имеющих новую лицензию 3G. CDMA-2000 был разработан таким образом, что любой беспроводный носитель, вне зависимости от интерфейса, частоты или стандартов базовой сети, может извлечь пользу из его спектральной эффективности. С учётом специфики существующих в мире на сегодняшний день сетей сотовой связи, были разработаны варианты миграции этих сетей в сети третьего поколения.
В продолжение описания преимуществ сетей третьего поколения, можно утверждать, что помимо услуг интернет-доступа и видеоконференц-связи, клиенты 3G смогут воспользоваться удаленным доступом к корпоративной сети. Третье поколение сотовой связи в корне изменит такое понятие, как мобильная работа. Сотрудник сможет выполнять свои задачи в любом месте, даже не выходя из дома.
Важным элементом услуг 3G станет мобильная электронная коммерция, когда оплатить товары и услуги можно будет через мобильный телефон. Он тем самым превратится в виртуальный кошелек. Кроме того, разработчики всерьез рассматривают возможность запуска такой услуги, как удаленная медицинская диагностика.
Программа IMT-2000 базируется на ряде признаков, определяющих принципы построения систем 3-го поколения и их архитектуру. Уже на первом этапе развертывания они должны обеспечивать определенные значения скорости передачи для различных степеней мобильности абонента (т. е. разных скоростей его движения) в зависимости от величины зоны покрытия:
· до 2,048 Мбит/с при низкой мобильности (скорость менее 3 км/ч) и локальной зоне покрытия;
· до 144 кбит/с при высокой мобильности (до 120 км/ч) и широкой зоне покрытия;
· до 64 (144) кбит/с при глобальном покрытии (спутниковая связь).
Сегодня в мире существуют две основные конкурирующие концепции 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems - универсальная мобильная телекоммуникационная система), поддерживаемая европейскими странами, и CDMA 2000 (Code Division Multiple Access - мультидоступ с кодовым разделением каналов), сторонниками которой традиционно являются азиатские страны и США. В принципе эти две технологии предполагают два различных подхода к организации сетей 3G: революционный (UMTS) и эволюционный (разновидности CDMA - CDMA2000, CDMA2000 IX, CDMA2000 IX EvDo). Эволюционный путь подразумевает сохранение частот и постепенный переход к новым технологиям, путем наращивания технических мощностей оператора. UMTS - совершенно новый стандарт, в то время как разновидности CDMA, предложенные для 3G, являются развитием уже эксплуатирующейся в мире технологии второго поколения cdmaOne (IS-95).
В настоящее время сети 3G уже работают в Азии, США, в то время как в Европе существует пока только в тестовых вариантах. Наиболее впечатляющих успехов в области 3G на мировом фоне добилась Япония. Там сегодня работают два оператора, которые предоставляют услуги третьего поколения, - это NTT DoCoMo и KDDI. К 2003 году в Японии появится третий оператор, владеющий сетью 3G - J-Phone Communications. Используя CDMA2000 и WCDMA технологии, первые всемирные коммерческие 3G сети уже обслуживают миллионы абонентов. К концу октября 2002 года, KDDI подключил 3,9 миллиона абонентов CDMA2000, NTT DоCоMо - 149,000 абонентов FOMA (WCDMA). Также к концу октября общее количество абонентов в Корее составило более чем 15 миллионов абонентов CDMA2000. По данным на 16 декабря 2002 года в мире запущено 32 сети третьего поколения в 16 странах.
Поколение 3.5G
Переходное поколение 3.5G представлено стандартом HSDPA.
Для сотовых сетей сегодня существует несколько протоколов, увеличивающих скорость передачи данных. Однако фактически ни один из них не способен экономить ресурсы мобильной сети, что делает такой трафик дорогим и неэффективным. Задуманный ведущими производителями инфраструктурного оборудования мобильной связи протокол HSDPA призван повысить производительность сети именно за счет более эффективного использования радиоканала, в частности сокращением задержек при передаче пакетов. Технология HSDPA не несет в себе ничего нового, но изменяет представление пользователя о мобильных сетях передачи данных третьего поколения.
HSDPA (англ. High-Speed Downlink Packet Access - высокоскоростная пакетная передача данных от базовой станции к мобильному телефону) - стандарт мобильной связи, рассматривается специалистами как один из переходных этапов миграции к технологиям мобильной связи четвертого поколения (4G). Максимальная теоретическая скорость передачи данных по стандарту составляет 14,4 Мбит/сек., практическая достижимая в существующих сетях - около 3 Мбит/сек.
По сравнению с UMTS, в сети HSDPA можно передавать в три раза больше данных и поддерживать вдвое больше пользователей на одну соту.
Впервые HSDPA была описана в пятой версии стандартов 3GPP. В ее основе лежит теория, согласно которой при сопоставимых размерах сот применение многокодовой передачи позволяет достигать пиковых скоростей порядка 10 Мбит/с (теоретически максимальная скорость передачи данных в этих условиях составляет 14,4 Мбит/с).
Стандарты 3GPP, которые станут продолжением пятой версии, нацелены на дальнейшее увеличение пропускной способности: достижение пиковых скоростей порядка 20-30 Мбит/с при помощи технологии Multiple Input Multiple Output и иных способов применения антенных решеток.
Кроме того, HSDPA значительно улучшает качество предоставляемых абоненту мультимедийных услуг (именно за счет высокой скорости задержка становится неощутимой, а объем передаваемой информации увеличивается). По словам главного аналитика Gartner Group по вопросам мобильной инфраструктуры Джейсона Чепмена, “правильное позиционирование HSDPA поможет ускорить внедрение сетей 3G. Эта технология предоставляет новые возможности для поддержки высокоскоростных мобильных приложений, включая загрузку сетевого контента”.
3GPP Long Term Evolution
3GPP Long Term Evolution (LTE) — название технологии мобильной передачи данных. Проект 3GPP является стандартом по совершенствованию технологий CDMA, UMTS 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 протоколами. Скорость передачи данных по стандарту 3GPP LTE в теории достигает 326,4 Мбит/с (демонстрационно 1 Гбит/с на оборудовании для коммерческого использования) на приём (download), и 172,8 Мбит/с на отдачу (upload), в международном стандарте же прописано 173 Мбит/с на приём и 58 Мбит/с на отдачу.
Стандарт 3GPP LTE, под которым чаще всего имеется в виду его релиз 9 и более ранние, формально, не является стандартом беспроводной связи 4G, однако стандарт LTE Advanced, под которым понимается релиз 10 и более поздние релизы стандарта LTE, утвержден Международным Союзом Электросвязи как стандарт беспроводных сетей, отвечающий всем требованиям беспроводной связи четвертого поколения, и включен в IMT-Advanced. Все имеющиеся на данный момент внедрения сетей LTE относятся к Release 8, 9. Первоначально 3GPP LTE не относился к 4G - четвертому поколению беспроводной связи, так как он не удовлетворял всем условиям Международного Союза Электросвязи относительно 4G, однако позже было разрешено использование этого обозначения, и стандарт 3GPP LTE стали относить к pre-4G, то есть предварительной версии стандартов 4-го поколения. Вместе со стандартом WiMAX Release 2, или просто WiMAX 2, что чаще используется как название стандарта, (стандарт IEEE 802.16m) LTE Advanced являются на данный момент всеми стандартами, утвержденными в IMT-Advanced.
Особенности технологии
Радиус действия базовой станции LTE может быть различным в зависимости от мощности и используемых частот. В оптимальном случае это порядка 5 км, но при необходимости дальность действия может составлять 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 (W-CDMA, CDMA2000) или в GSM/GPRS/EDGE. Таким образом, развитие сетей LTE возможно на уже развитых сетях как операторов GSM (в России — операторы «большой тройки») так и операторов CDMA (в России —Енисейтелеком, Скайлинк, БайкалВестКом), что заметно снижает стоимость развертывания сети (в отличие от WiMax сетей).
В конце ноября 2010 года Международный союз электросвязи ITU официально признал LTE-Advanced стандартом беспроводной связи четвёртого поколения (4G).
Реализация
14 декабря 2009 года Шведская телекоммуникационная компания TeliaSonera, совместно с Ericsson объявила о запуске первой в мире коммерческой сети стандарта LTE в Стокгольме иОсло[3]. По словам старшего вице-президента Ericsson Йохана Уиберга, скорость скачивания в сети Telia должна составить от 20 до 80 мегабит в секунду.
В России опытные сети четвёртого поколения планировалось запустить весной 2010 года[4].
Генеральный директор компании Yota Денис Свердлов заявил в мае 2010 года, что первые пять городов России будут покрыты новой сетью уже в 2010 году[5]. Первым городом в России, поддерживающим стандарт LTE, должна была стать Казань, за ней Новосибирск и Самара. Впрочем, это заявление Свердлова было опровергнуто Роскомнадзором[6]:
Решения Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ), на основании которых выданы лицензии, содержат тактико-технические характеристики радиоэлектронного оборудования, при анализе этих характеристик понятно, что они подразумевает развитие технологии WiMAX.
— Александр Катулевский
Однако 7 июля 2010 года Роскомнадзор признал, что «Скартел» (бренд Yota) и «Ростелеком» смогут развернуть сети четвертого поколения по технологии LTE, используя уже выданные двум операторам частоты[7]. «Скартел» планирует обжаловать в суде решение Роскомнадзора о признании недействительным разрешения на использование частот в диапазоне 2,5-2,7 ГГц в 170 городах РФ.[8]. На октябрь 2010 ГКРЧ ещё не определила полосы частот для внедрения LTE, характеристики оборудования и условия использования [9].
В Молдавии в 2011 году Orange Moldova, Moldcell и Приднестровский оператор "Интерднестрком" (IDC) также планируют ввести в эксплуатацию сеть 4G.[10][11]
Оператор МТС запустил первую в странах СНГ коммерческую сеть стандарта LTE в столице Узбекистана Ташкенте[12]. Скорость передачи данных в сети четвертого поколения будет достигать 100 мегабит в секунду. При этом она будет работать в диапазоне 2,5-2,7 ГГц. Сеть построена на оборудовании китайской компании Huawei. Пока она работает только в центральной части узбекской столицы, однако компания рассчитывает в будущем расширить зону покрытия сети.
Сеть LTE в России
3 марта 2011 года Yota подписала соглашение с крупнейшими операторами связи: «Билайн», «Мегафон», "МТС" и «Ростелеком» — о развитии LTE в России. Услуги связи в стандарте LTE могут быть доступны уже в 2011 году. А к 2014 году сеть охватит более 180 городов России.
Заключение соглашения состоялось в московском офисе Yota в присутствии Председателя Правительства Российской Федерации Владимира Путина. Согласно документу, участники сделки получат доступ к инфраструктуре сети мобильной связи 4-го поколения группы Yota и опционы на выкуп долей в Yota по рыночной цене в 2014 году. [13] Репортаж об этом был показан на Первом канале [14]
