Четвертое поколение сотовой связи Интернет в мобильнике со скоростью 2,5 Гбит с реальность ил


Четвертое поколение сотовой связи: Интернет в мобильнике со скоростью 2,5 Гбит/с – реальность или миф?

Несмотря на то, что во всем мире еще происходит постепенный переход от второго поколения сотовой связи к третьему, вот уже около 5 лет ведутся разработки четвертого поколения. Что предложит новая технология? Сколько будет стоить ее использование и внедрение? Когда начнется коммерческое использование? Об этом и о других тонкостях 4G в нашем материале…

Бурное развитие мобильности и Всемирной Паутины привело к тому, что сегодня новейшие коммуникационные сервисы, предлагаемые операторами сотовой связи, касаются именно Интернета, возможностей передачи более высококачественного звука, а в недалеком будущем и видео. Однако все это требует широких каналов связи. Наиболее распространенный стандарт на территории Европы – это сотовая сеть второго поколения, носящая название GSM (сокращенно от GlobalSystemforMobiletelecommunications). Скорость передачи данных внутри нее не превышает 9,6 кбит/с, что очень мало даже по меркам десятилетней давности.

Решить проблему узкого канала сетей GSM был призван стандарт GPRS (GeneralPacketRadioService), известный как 2.5G или поколение “два с половиной”. Такое название он получил по той причине, что стал промежуточным между вторым (2G) и третьим (3G) поколением. По сути, это надстройка над GSM, чтобы сделать доступным (то есть более быстрым и дешевым) пользование сетью Интернет.

Сотовая связь третьего поколения сегодня предлагает такие сервисы, как видеозвонок и высокоскоростной мобильный доступ в Интернет. Тем не менее, это далеко не предел развития современных технологий. Уже сейчас разрабатывается и тестируется четвертое поколение мобильных сетей. Из главных его преимуществ можно выделить следующие: высокие скорости передачи данных, сравнимые с наземными сетями; возможность передачи высококачественного звука и видео; объединение существующих стандартов связи (2G, 3G, Wi-Fi, WiMAX и др.) в единый совместимый стандарт.

Путь от 1 G до 4 G: 30 лет эволюции

Прежде чем перейти к подробному описанию перспектив четвертого поколения сотовой связи, давайте проследим эволюцию мобильных коммуникаций, которая берет свое начало во второй половине прошлого века.

Эволюция стандартов сотовой связи

Поколение1G2G2.5G3G3.5G4G

Начало разработок

1970198019851990<20002000

Реализация

1984

1991

1999

2002

2006-2007

2008-2010 (?)

Сервисы

Аналоговый стандарт, синхронная передача данных со скоростью до 9,6 кбит/с

Цифровой стандарт, поддержка коротких сообщений (SMS)

Большая емкость, пакетная передача данных

Еще большая емкость, скорости до 2 Мбит/с

Увеличение скорости сетей третьего поколения

Большая емкость, IP-ориентированная сеть, поддержка мультимедиа, скорости до сотен мегабит в секунду
СтандартыAMPS, TACS, NMT и дрTDMA, CDMA, GSM, PDCGPRS, EDGE, 1xRTT

WCDMA, CDMA2000, UMTS

HSDPAЕдиный стандарт
Ширина канала1,9 кбит/с14,4 кбит/с384 кбит/с2 Мбит/с3-14 Мбит/с1 Гбит/с

Сеть

PSTN*

PSTN*

PSTN*, сеть пакетной передачи данныхСеть пакетной передачи данныхСеть пакетной передачи данныхИнтернет

*PSTN – Public Switched Telephone Network

Несмотря на то, что самое первое поколение сотовой связи было реализовано лишь к середине 80-х годов прошлого века, попытка построить мобильную сеть относится еще к 1946 году, когда ее попытались сделать в городе Сент-Луисе. Тем не менее, тогда эксперимент не получил достаточного признания, чтобы развиться в нечто большее.

1G

Спустя полтора десятилетия к идее беспроводной общедоступной сотовой связи вернулись еще раз. Самым известным из первого поколения стандартов является NMT (NordicMobileTelephonesystem). Его окончательные спецификации были приняты в 1978 году пятью скандинавскими странами (Данией, Финляндией, Исландией, Норвегией и Швецией).

Для современного человека, привыкшего к слову “цифра”, выражение “аналоговая сотовая связь” будет звучать как-то дико. Тем не менее, все первое поколение было аналоговым. Впрочем, если разобраться, тогда понятие “мобильный Интернет” отсутствовало в принципе, поэтому точность и скорость цифровых каналов не требовались.

Стандарт NMT работает в диапазоне частот 453,0-457,5 МГц, используя до 180 каналов связи по 25 кГц каждый. Радиус действия одной базовой станции достигает 5-25 км в зависимости от нагрузки на каждую из них.

В 1983 году была разработана модернизированная версия NMT-900 (первая условно называлась NMT-450), работавшая на частоте 900 МГц. Выход обновленного стандарта позволил уменьшить размеры телефонных аппаратов, а также добавить несколько новых сервисов.

Тем не менее, спустя некоторое время NMT отошел на второй план, уступив дорогу более прогрессивным цифровым стандартам. Вполне естественно, что первое поколение сотовой связи не смогло с ними конкурировать. Даже несмотря на то, что качество аналоговой беспроводной связи в целом было удовлетворительным, разговор можно было легко перехватить и расшифровать.

2 G

Принципиально новым подходом к передаче информации (в частности, голоса) отличалось второе поколение мобильных коммуникаций. На этот раз в его основу легли цифровые стандарты, которых насчитывается четыре. Наибольшее распространение получили GSM и CDMA (CodeDivisionMultipleAccess). Первый из них пришел на смену NMT и применяется по сей день преимущественно в Европе, а также в США.

Что касается CDMA, то он был разработан компанией QUALCOMM, а его коммерческое применение началось в 1995 году (GSM – в 1991 году). Несмотря на то, что CDMA был представлен на несколько лет позже своего основного конкурента, GSM, он имеет ряд преимуществ. В первую очередь это относится к скорости передачи данных. Если у GSM предел не превышает 9,6 кбит/с, то у CDMA вызов начинается с 9,6 кбит/с, а потом распространяется до 1,23 Мбит/с.

Еще одним важным отличием является использование распределенного спектра. Для оборудования такой сигнал будет выглядеть небольшим возвышением над обычным уровнем шума. В связи с этим его крайне сложно обнаружить и идентифицировать. Подобный метод также используется в военных целях, так что во время разговора по CDMA-телефону вы можете быть уверены в надежной защите от случайного подслушивания.

2.5 G

Несмотря на то, что разработки третьего поколения сотовой связи стали вестись практически сразу после начала использования на коммерческой основе GSM, даже по сей день оно имеет крайне ограниченное распространение. Вместо него почти повсеместно доступно промежуточное поколение 2.5G, реализованное в виде стандарта GPRS.

Стандарт GPRS использует базовые станции GSM для передачи данных, что делает его внедрение достаточно простым. Кроме того, он настроен на пакетный обмен информацией, что подходит в первую очередь для доступа в Интернет, а также позволяет находиться все время подключенным к Сети и при этом принимать звонки по обычным каналам (при звонке соединение по GPRS временно приостанавливается, но не обрывается).

В целом, GPRS и был создан с целью реализовать понятие “мобильный Интернет”. Необходимость доступа из сотовых сетей во Всемирную Паутину и различные корпоративные сети присутствовала уже достаточно давно. Так, к примеру, служащий какой-либо компании в случае возникновения потребности может срочно подключиться к сети своего предприятия при помощи ноутбука и мобильного телефона с поддержкой сервиса GPRS (которым сегодня оснащаются большинство аппаратов).

Тем не менее, скорость передачи данных при использовании GPRS оставляет желать лучшего. Официально максимальный его предел равен 115 кбит/с. Тем не менее, в реальности обмен информацией производится не быстрее, чем на скорости 40-50 кбит/с, что в два раза меньше теоретического максимума. По сегодняшним меркам такой пропускной способности не хватит для комфортного серфинга по Интернету. Как раз эту проблему и должны будут решить стандарты третьего поколения, чьи пропускные каналы будут куда как шире.

3G

Всего существует три основных стандарта 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service), CDMA2000 и WCDMA (Wide CDMA). Все они настроены на пакетную передачу данных и, соответственно, на работу с цифровыми компьютерными сетями, включая Интернет. Скорость передачи данных в новом поколении стандартов может достигать 2,4 Мбит/с. Это позволит поднять качество звука, а также добавить такой сервис, как видеозвонок, о котором, вероятно, слышали уже многие. Мобильный Интернет теперь станет доступнее и значительно быстрее.

Кроме того, при необходимости сеть 3G может быть наложена на уже ранее развернутую GSM или другой стандарт второго поколения. Это возможно по причине использования разных радиосетей этими стандартами. В результате оператор мобильной связи может добавлять новые сервисы по мере появления необходимости в них. А по причине того, что на сегодняшний день все телефоны пока являются двухстандартными (то есть могут работать как в 2G, так и в 3G), у пользователей не возникнет проблемы выбора.

3.5 G

Учитывая то, что некоторые страны уже практически полностью перешли на 3G (в частности, Япония, где абонентов такой сотовой сети уже 98%), а до внедрения 4G пока еще достаточно далеко, ожидается появление так называемого поколения 3.5G, которое получит официальное название HSDPA (HighSpeedDownlinkPacketAccess). Причем ожидается оно не только в Японии, но и в Европе. Что интересно, некоторые операторы уже работают с ней в тестовом режиме больше года.

Схема работы стандарта HSDPA (3.5G)

По сути, HSDPA – это просто модернизированный 3G. Если в “оригинальном” третьем поколении средняя скорость обмена данными составляет 384 кбит/с, а максимальная – 2 Мбит/с, то внедрение 3.5G увеличит эти значения до 3 и 14 Мбит/с соответственно.

4G

Что касается четвертого поколения мобильных коммуникаций, то это будет эволюционное развитие 3G. Инфраструктура стандарта 4G будет базироваться на IP-протоколе (Internet Protocol), что позволит обеспечивать простой и очень быстрый доступ к Интернету. Еще одним важным свойством 4G является то, что он должен стать единым стандартом. То есть не будет деления на разные GSM, CDMA, UMTS, WCDMA и так далее. Задача потенциального абонента будет заключаться в выборе оператора и сотового телефона, тогда как сегодня еще нужно выбирать и стандарт.

4G объединит все существующие стандарты

Высокие скорости передачи данных должны будут позволить принимать не только качественный звук, но и видео. Что касается непосредственно самих цифр, то ранее говорилось о 100-200 Мбит/с, а теперь, по самым последним сведениям, различные компании, работающие над 4G (например, японские NTTDoCoMo и NEC), заявляют о скоростях от 1,0 до 2,5 Гбит/с! И это все не в идеальных лабораторных условиях, а в городе при скорости передвижения до 20-25 км/ч. Согласитесь, перспективы здесь просто огромны.

В основе сотовых сетей четвертого поколения будет лежать протокол IP

Такие высокие скорости объясняются тем, что в четвертом поколении используется только пакетная передача данных, тогда как голосовой трафик полностью отсутствует. То есть звук теперь будет передаваться только через протокол IP (получится своеобразная мобильная VoIP-телефония). Подобное решение сравнимо с технологией ADSL. Она, так же как и обычный Dial-up модем, работает через телефонные сети, однако по проводам передаются цифровые, а не аналоговые данные. За счет этого и достигаются куда как большие числа, чем 56K.

Мобильная связь будет доступна с самых разных терминалов

Сервисы, предлагаемые четвертым поколением

Помимо этого, в число главных достоинств 4G войдут глобальный роуминг (наконец-то!), а также связь корпоративных сетей, что будет весьма кстати для больших предприятий. Кроме видеозвонков станет доступным также и мобильное телевидение высокой четкости. Конечно, даже для сотовых телефонов будущего поколения (например, тех, что будут выпускаться через 5 лет) разрешение 1920х1080 будет избыточным, тем не менее, никто не мешает посмотреть все это на мобильном компьютере, которые также получат к тому времени еще более широкое распространение.

Далее: перспективы 4G, цена вопроса, вердикт Ferra. ru…

Перспективы 4 G

Как известно, на сегодняшний день самое большое количество абонентов 3G находится в Японии. Крупнейшие гиганты именно этой страны ведут разработку нового поколения мобильной связи. Исходя из этого, крайне просто предугадать, что распространение 4G начнется как раз со страны восходящего солнца. Следующими на пути внедрения четвертого поколения, вероятно, станут другие развитые страны Северной Америки, Европы и Азии.

Тестирование сетей четвертого поколения ведется уже несколькими операторами. В частности, речь идет о NTTDoCoMo и Vodafone, развернувших тестовую сеть 4G в Японии. В США аналогичными экспериментами сегодня занимается NextelCommunications. Ранее также планировалось, что сотовый оператор Telstra проведет схожие тесты в Австралии.

Что интересно, аналитики прогнозируют значительный шаг вперед в этом направлении и для России. Дело в том, что сейчас в нашей стране используется оборудование, которое было установлено еще десятилетия назад. Поэтому любые изменения будут носить скорее революционный, нежели эволюционный характер. То есть это означает, что для внедрения новых технологий придется менять чуть ли не весь парк оборудования.

На сегодняшний день третье поколение сотовых сетей только начинает внедряться на территории России. Это делается с целью расширения сервисов, так как второе поколение (в частности, GSM) практически полностью себя исчерпало. Тем не менее, 3G – это далеко не предел. Несмотря на достаточно высокие скорости передачи данных внутри таких сетей, уже идет разговор о промежуточном между 3G и 4G поколении 3.5G.

Сегодня российские операторы находятся на условно называемом этапе “2.75G”. Это означает, что переход к полноценному 3G не даст ощутимого для абонентов взлета качества услуг и скоростей передачи данных. С другой стороны, уже доступно оборудование для 3.5G сетей. Оно позволит передавать телевидение высокой четкости и обеспечить другие сервисы, требующие большей пропускной способности.

Если говорить о четвертом поколении, то пока рано прогнозировать сроки его внедрения вообще и на территории России в частности. Дело в том, что это еще несколько “сырая” технология, требующая определенной доработки. Ожидается, что 4G выйдет на мировую арену возможно даже уже в этом году. Тем не менее, ее полномасштабное внедрение на коммерческой основе начнется не ранее 2010 года, да и то, скорее всего, опять же с Японии. Впрочем, ничего удивительного здесь нет. Если вернуться к таблице, приведенной в начале статьи, можно заметить, что от начала разработок до коммерческого внедрения того или иного стандарта проходило не менее 10 лет. Так что 4G раньше следующего десятилетия ожидать не стоит.

Кстати, не хотят отставать от других и страны бывшего СССР. Так, к примеру, Беларусь уже рассматривает перспективы внедрения 4G. Однако, учитывая то, что на сегодняшний день в ней только начато тестирование стандарта UMTS, а его полномасштабное использование начнется еще позже, можно предположить, что страна “переступит” через 3.5G и сразу начнет использовать 4G в 2010-2012 годах.

Цена вопроса

Немаловажным фактором на пути становления нового поколения сотовой связи станет стоимость конечного оборудования как для операторов, так и для абонентов. Пока сложно говорить о конкретных ценах, так как современные “4G-мобильники”, ввиду своего технологического несовершенства, будут очень большого размера. Следовательно, пока не будут представлены более приемлемые по размерам модели, их продажа даже не планируется.

Да и в целом несложно предсказать, что все новое, как обычно, будет очень дорогим. История знает много примеров: первые DVD-приводы обходились под 00 за экземпляр, а сегодняшняя их замена в лице Blu-ray или HD DVD будет стоить не меньше. То же самое касается и 4G.

Что интересно, в будущем прогнозируется противоборство 4G и стандарта WiMAX (известного как IEEE802.16), который уже сегодня активно продвигается таким гигантом IT-индустрии, как Intel. Для неосведомленных читателей поясним, что WiMAX – это стандарт широкополосной беспроводной связи, который будет несколько напоминать сотовую сеть, однако его главное предназначение – обеспечение быстрого доступа в Интернет с мобильных компьютеров. Так, к примеру, следующее поколение платформы Intel Centrino будет оснащаться поддержкой не только Wi-Fi, но уже и WiMAX.

По самым последним данным скорости работы WiMAX-сетей будут достигать 75 Мбит/с. 4G на их фоне смотрится несколько более привлекательно. Особенно учитывая то, что четвертое поколение будет рассчитано не только на доступ в Интернет, но и на аудио – и видеокоммуникации.

Исходя из всего этого, можно предложить, что начальная стоимость клиентского оборудования (то есть мобильного телефона стандарта 4G) будет составлять в среднем от 0 до 0 (как раз столько и стоит сегодня соответствующий комплекс микросхем WiMAX для компьютера). К 2010-2011 годам WiMAX и 4G могут сравняться в цене, которая, возможно, составит порядка 0-200.

Тем не менее, будем надеяться, что WiMAX и 4G не станут прямыми конкурентами, так как очередная война стандартов ни к чему хорошему не приведет. Лучше будет, если первая останется исключительно компьютерной сетью, тогда как вторая будет позволять работать с мобильными телефонами, а также при необходимости обмениваться данными и с базовыми станциями WiMAX. Тогда WiMAX по сути станет частью глобальной мобильной сети, которая и будет названа 4G.

Если говорить о сложностях, которые могут возникнуть при реализации четвертого поколения мобильной связи, то самой большой проблемой является борьба со вторичными сигналами. Они образуются в результате отражения от крупногабаритных объектов, вроде зданий. Кстати, в случае с WiMAX такая проблема не столь актуальна: сигнал без особых проблем “пробивает” различные препятствия, немного в итоге ослабевая.

Кроме того, придется решить проблему поддержания высокой скорости передачи данных при передвижении на больших скоростях. Ведь 1 Гбит/с пока можно получить только практически стоя на одном месте, тогда как если двигаться пешком, то скорость упадет. Если же перемещаться в автомобиле или (что еще хуже) в высокоскоростном поезде, речи даже о 100 Мбит/с пока идти не может.

Вердикт Ferra. ru

Подведем итоги. В ближайшие 2-3 года завершится практически полный переход на сети третьего поколения. Хотя 2G еще будет сохраняться, почти все сотовые операторы будут уже предлагать сервисы, реализуемые с помощью 3G.

Вслед за 3G последует внедрение 3.5G в виде HSDPA. Эта модернизация увеличит в несколько раз скорость передачи данных третьего поколения. По сути HSDPA для 3G станет чем-то вроде GPRS для GSM. На сегодняшний день новый стандарт уже тестируется многими операторами, а производители мобильных телефонов уже разрабатывают соответствующие модели. С его появлением абоненты смогут “потрогать” перспективы, предлагаемые 4G.

Кстати, специалисты прогнозируют возможный скачок российских операторов сразу на 3.5G, минуя полноценную реализацию 3G. Некоторые производители оборудования (например, NEC) уже ведут переговоры с отечественными мобильными компаниями по поставке соответствующих устройств, которые позволят сделать куда как менее болезненный эволюционных переход к HSDPA.

Что касается 4G, то на сегодняшний день эта технология только-только стала выходить за двери испытательных лабораторий. Тем не менее, перспективы у нее просто огромные. Во-первых, это невообразимые по современным меркам скорости передачи данных, которые могут даже поспорить с оптоволоконными сетями. А во-вторых, это единый стандарт связи, который позволит обеспечивать связь между корпоративными сетями, сетями Wi-Fi, WiMAX, а следствием этого будет глобальный роуминг, что значительно удешевит разговоры (не важно какие – аудио или видео).



Зараз ви читаєте: Четвертое поколение сотовой связи Интернет в мобильнике со скоростью 2,5 Гбит с реальность ил