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 (UniversalMobileTelecommunicationsSystems - универсальная мобильная телекоммуникационная система), поддерживаемая европейскими странами, и CDMA 2000 (CodeDivisionMultipleAccess - 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 IXEvDo). 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 NTTDoCoMo и KDDI. К 2003 году в Японии появится третий оператор, владеющий сетью 3G - J-PhoneCommunications. 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, NTTDоCоMо - 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.

аналоговый сотовый адаптивный модуляция

По сравнению с UMTS, в сети HSDPA можно передавать в три раза больше данных и поддерживать вдвое больше пользователей на одну соту.

В ее основе лежит теория, согласно которой при сопоставимых размерах сот применение много кодовой передачи позволяет достигать пиковых скоростей порядка 10 Мбит/с (теоретически максимальная скорость передачи данных в этих условиях составляет 14,4 Мбит/с).

Стандарты 3GPP, которые станут пятой версии, нацелены на дальнейшее увеличение пропускной способности: достижение пиковых скоростей порядка 20-30 Мбит/с при помощи технологии Multiple и иных способов применения антенных решеток.

Кроме того, HSDPA значительно улучшает качество предоставляемых абоненту мультимедийных услуг (именно за счет высокой скорости задержка становится неощутимой, а объем передаваемой информации увеличивается). По словам главного аналитика Gartner Group по вопросам мобильной инфраструктуры Джейсона Чепмена, “ позиционирование HSDPA поможет ускорить внедрение сетей 3G. Эта технология предоставляет новые возможности для поддержки приложений, включая загрузку сетевого контента”.

Поколение 4 G

4G - четвёртое поколение мобильной связи, характеризующееся высокой скоростью передачи данных и повышенным качеством голосовой связи.

К четвёртому поколению относятся технологии, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью, превышающей 100 мбит/с. Примерами технологий 4G являются Wi-Fi и WiMax, имеющие теоретический предел скорости передачи в 1 гбит/с. Для сравнения максимальная скорость передачи через GSM (2G) составляет 240 кбит/с, а в 3G - около 10 мбит/с.

4G основан на протоколах пакетной передачи данных. Для пересылки данных используется протокол IPv6. Для передачи данных используются частоты 40 и 60 GHz. Для чёткого приёма и передачи планируют применять адаптивные антенны, которые смогут подстраиваться под конкретную базовую станцию.

Международный союз телекоммуникаций определяет технологию 4G как технологию беспроводной коммуникации, которая позволяет достичь скорости передачи данных до 1 Гбит/с в условиях движения источника или приемника и до 100 Мбит/с в условиях обмена данными между двумя мобильными устройствами. Пересылка данных в 4G осуществляется по протоколу IPv6 (IP версии 6). Это заметно облегчает работу сетей, особенно если они различных типов.

Для обеспечения необходимой скорости используются частоты 40 и 60 GHz. Создатели приемопередающего оборудования для 4G применили испытанный в цифровом вещании прием - технологию мультиплексирования с ортогональным разделением частот OFDM. Такая методика манипулирования сигналом позволяет значительно “уплотнить” данные без взаимных помех и искажений. При этом происходит разбиение по частотам с соблюдением ортогональности: максимум каждой несущей волны приходится на тот момент, когда соседние имеют нулевое значение. Этим исключается их взаимодействие, а также более эффективно используется частотный спектр - не нужны защитные “противоинтерференционные” полосы. Для передачи сигнала применяется модуляция со сдвигом фазы (PSK и ее разновидности), при которой пересылается больше информации за отрезок времени, или квадратно амплитудная (QAM), более современная и позволяющая выжать максимум из пропускной способности канала. Конкретный тип выбирается в зависимости от требуемой скорости и условий приема. Сигнал разбивается на определенное количество параллельных потоков при передаче и собирается при приеме.

Принят единый стандарт передачи данных в рамках LTE сетей

Большое количество операторов мобильной связи, а также производителей телефонов договорились об использовании общего стандарта для передачи голосовых сообщений и SMS в сети LTE (Long Term Evolution). Среди участников соглашения присутствуют AT&T, Orange, Telefonica, TeliaSonera, Verizon, Vodafone, Alcatel-Lucent, Ericsson, Nokia Siemens Networks, Nokia, Samsung Electronics и Sony Ericsson. Компании работали над единым набором правил в рамках инициативы One Voice, которая позволит обеспечить совместимость между различными провайдерами и мобильными устройствами.

Использование единого стандарта даст возможность компаниям обеспечивать стабильный роуминг, Это необходимо для обеспечения плавного перехода от сетей GSM и HSDPA к стандарту Long Term Evolution. Многие компании уже анонсировали модемы для этого типа сетей, использующие дополнительные скоростные возможности каналов, которые, теоретически, составляют 326,4 Мбит/с на закачку, и 172,8 Мбит/с на отдачу.

Первое развертывание LTE сетей ожидается в некоторых странах к концу этого года. Оператор Verizon заявляет, что начнет предоставлять подобные услуги в 2010 году, а AT&T планирует сделать это в 2011 году.

Литература

1. Материалы энциклопедии “Википедия“.

2. Журнал InternetZone, статья “GSM 2.5G = GPRS“.

3. Статья “UMTS: вопросов больше, чем ответов” на connect.ru.