Эволюция технологий CDMA

pic

Семейство технологий CDMA2000 — одна из существенных составных частей создаваемой сегодня мировой экосистемы высокоскоростных мобильных коммуникаций

Более 270 операторов в 108 странах мира уже эксплуатируют или планируют развернуть сети стандарта CDMA2000. По оценкам Strategy Analytics, CDMA2000 EV DO — это наиболее широко используемая технология беспроводного широкополосного доступа, которая представлена в Северной и Южной Америке, Юго-Восточной Азии, Европе, Африке. К 2010 году в мире будет насчитываться около 350 миллионов абонентов таких сетей. В ближайшем десятилетии этот стандарт будет оставаться ключевой основой бизнеса сотен операторских компаний, считают в исследовательской организации CDG. Исследование динамики процесса принятия рынком новых поколений технологий показывает, что в нынешнее время начинается фаза спада сетей 2G и интенсивного роста сетей 3G, который продолжится до 2015-2017 гг. Причем поколение 2G будет оставаться реальным рыночным игроком даже после 2020 года.

pic

Причина столь длительного переходного периода 2G-3G заключается в том, что он связан с кардинальными изменениями сетевой парадигмы: на смену «голосоцентрической модели» приходит новое поколение сетей, для которого базовыми ценностями становится широкополосная мобильность. При этом о полной победе 3G можно будет говорить только в том случае, когда в сетях новых поколений будут повсеместно обеспечены VoIP-коммуникации операторского уровня, качественные и недорогие. В этих условиях сети CDMA2000 занимают на рынке 3G особое место — в них уже сегодня обеспечиваются скорости, пока не достижимые в сетях UMTS, и реальная мобильность — возможность бесперебойного получения услуг в движении на скорости 100-150 км/ч.

pic

Важный шаг, обеспечивающий достижение таких конкурентных преимуществ, связан с появлением нового поколения стандарта EVDO, особенно его модификации CDMA2000 1x EV DO Rev A, который сейчас активно внедряется во всем мире, в том числе и России. Он обеспечивает скорость передачи данных до 3,1 Мбит/с в нисходящем канале и до 1,8 Мбит/с в восходящем. При этом каждый из пользователей, находящихся в зоне соответствующего покрытия, получает в свое распоряжение канал со скоростью от 330 Кбит/с до 1,05 Мбит/с, что сравнимо со скоростями, предоставляемыми действующими сегодня беспроводными локальными сетями и «домашними» фиксированными линиями широкополосного доступа. Таким образом, в версии Rev A устранена имевшаяся в Rev 0 существенная асимметрия скоростей нисходящего и восходящего каналов, что давало повод рассматривать ее в качестве «нишевой»технологии для асимметричных приложений, например, серфинга в Web. Указанные характеристики Rev A выводят технологию CDMA2000 на уровень технологического лидера, который в обозримом будущем будет только упрочивать свои позиции.

Помимо повышения скоростей в прямом и обратном каналах, в версии Rev A реализованы новые протоколы, повышающие емкость канала и снижающие время задержки. В частности, используются более короткие временные фреймы, что позволяет повысить емкость VoIP и игрового трафика, уменьшить задержку, а также осуществлять пакетную агрегацию голосовых фреймов. В результате время задержки сократилось приблизительно на 30%, по сравнению с Rev 0, а в радиоканале в одном временном интервале размещаются данные 8 пользователей, а не одного, как в Rev 0. В результате существенно повышается быстродействие самого канала связи, приближающегося по своей производительности к кабельному модему. Согласно данным тестов, Rev A обрабатывает активных пользователей примерно на 50% больше, чем Rev 0. Эти усовершенствования протокола позволили, в частности, технологии CDMA2000 достичь таких результатов при сравнении теоретических и реальных показателей сетевой производительности, которую невозможно получить ни одной другой технологии класса 3G/3,5G, — версия Rev A обеспечивает очень близкие значения заявляемых и реальных скоростей, в то время как у других технологий пиковые и типичные скорости передачи данных разительно отличаются друг от друга. Например, в октябре австрийская независимая организация VKI («Общество потребительской информации») осуществила тестирование технологий HSxPA. Согласно данным тестирования, вместо заявляемого пикового значения 7,2 Мбит/с в условиях города скорость составляла 0,96-1,11 Мбит/с, за городом — 50-170 Кбит/с. При этом средняя скорость нисходящего канала составляла 260-430 Кбит/с, восходящего — 150-360 Кбит/с.

pic

Технология CDMA2000 EV DO Rev A позволяет эффективно реализовывать в мобильных сетях коммерческие решения VoIP с поддержкой качества обслуживания (QoS). Помимо потоков данных, не чувствительных к задержкам (Best Effort), например, доступ в Интернет и обмен электронной почтой, технология обеспечивает гарантированную передачу пакетов данных со средним (потоковое видео и аудио), а также высоким уровнем чувствительности к задержкам (VoIP, интерактивные игры, видеоконференции). Компания Alcatel-Lucent, мировой поставщик решений на базе технологии CDMA2000, разработала сбалансированную стратегию вывода на рынок разнообразных приложений передачи данных для CDMA2000 1x EV DO Rev A (DOrA):

• Поддержка широкополосных приложений передачи данных (Best Effort) с повышенной скоростью в обратном канале (прямая передача видео и музыки, большие вложения электронной почты, загрузка больших файлов, например, презентаций в формате PowerPoint, цифровых фотографий и т.п.).
• Реализация качества обслуживания DOrA для имеющихся приложений (видео реального времени, видеосотрудничество, отраслевые приложения и т.п.).
• Выпуск в виде продуктов — приложений DOrA , пользующихся спросом заказчиков и непосредственно использующих функционал DOrA RAN & IMS (PTT, видеотелефония, SMS поверх DO и т.п.).

Стратегия предполагает также поэтапное внедрение VoIP для потребителей. Первоначально — как дополнительная услуга с новыми приложениями одновременной передачи видео, речи и данных, рассчитанными на элитных пользователей. Например, одним из популярных приложений в ряде стран стал сервис «push-to-talk over IP», то есть организация голосового вызова без всяческих задержек. В дальнейшем VoIP реализуется как решение для массового рынка, предоставляющее стандартные услуги передачи речи.

Ожидается, что в 2008 году в сетях операторов CDMA2000 начнется опытная эксплуатация видеотелефонных услуг, включая видеопочту, а также приложений на базе групповой рассылки потоков данных (multicast). Это открывает перед операторами сетей CDMA2000 принципиально новые возможности по организации сервисного обслуживания на базе контента: множество каналов доставки контента множеству пользователей одновременно. Причем пользователь имеет возможность выбирать контент в соответствии с ценой. Скажем, в США очень популярны сервисы загрузки ТВ-передач, футбольных матчей, которые не удалось посмотреть во время их трансляции. При этом широковещательная и одноадресная передача поддерживается одновременно на одной несущей (широковещательная информация помещается в выделенные слоты), а BTS, обслуживаемые разными RNC, могут передавать разные программы. Важно, что реализация данного подхода не требует изменений физического уровня EV DO Rev 0, а осуществляется лишь с помощью программной модернизации.

pic

Безусловно, перспективным направлением развития услуг является комбинирование возможностей передачи голоса, данных, видео с сервисами определения местоположения (LBS). Таким образом, развитие сети по направлению 1xEV DO Rev A позволяет операторам CDMA-сетей увеличить емкость сети и быстро выводить на рынок новые высокоскоростные услуги на базе передачи голоса, видео, данных, а также значительно повысить эффективность эксплуатации сети. В частности, усовершенствованные возможности управления и администрирования существенно снижают эксплуатационные издержки, повышают защищенность и надежность сети. При этом постепенный переход на EV DO Rev A происходит путем внедрения дополнительной несущей в базовой станции, выделенной под 1х EV DO, и установки оборудования RNC в центре мобильной коммутации MSC.

Дальнейшее развитие сетей CDMA уже проработано. С точки зрения совершенствования технологий, следующим шагом развития станет переход к версии EV DO Rev B, поддерживающей режим нескольких несущих в масштабируемом диапазоне, и обратно совместимой с абонентскими устройствами одной несущей DO. В этой версии используется единый планировщик для всех несущих в режиме множественных несущих, что существенно улучшает эксплуатационные качества сети. При переходе к Rev B изменения сети также потребуют лишь программного апгрейда RNC и карт каналов Rev A.

Следующий шаг эволюции CDMA связан с переходом на уровень UMB (Ultra Mobile Broadband). UMB комбинирует вместе все то лучшее, что есть в технологиях CDMA, TDM, LS-OFDM, OFDM и OFDMA, в виде единого радиоинтерфейса. Используются специальные механизмы управления и сигнализации, комбинирующие техники Multiple Input Multiple Output (MIMO) и Space Division Multiple Access (SDMA), а также модернизированные технологии интеллектуальных антенн. Новые подходы дают возможность достигать сверхвысокой производительности услуг: до 280 Мбит/с в нисходящем канале и до 68 Мбит/с — в восходящем. Появление коммерчески доступного оборудования UMB ожидается в начале 2010 года.

Технологии семейства EV DO обладают, кроме того, уникальным преимуществом, по сравнению с другими технологиями 3G. Так EV DO Rev A позволяют гораздо более эффективно использовать радиочастотный спектр, чем OFDMA, в небольших диапазонах частот (5 МГц и менее): требуемая полоса — всего лишь 1,25 МГц. В следующих версиях EV DO также просто и эффективно используются небольшие участки спектра.

С точки зрения доминирующих тенденций развития рынка, отрасль движется по пути конвергенции. Исследователи CDG отмечают, что на современном высококонкурентном рынке лидирующие компании переходят от модели «Одна технология — для всех приложений» к модели «Один оператор — услуги разных сетей». Примерами могут служить ведущие операторы связи разных стран:
• AT&T (WCDMA, TDMA, HSPA, GSM, GPRS, EDGE, WiFi, BlueTooth, MFLO)
• Verizon (CDMA2000 1xEV DO, CDMA2000 1X, cdmaOne, GPS, MFLO, BlueTooth)
• Vodafone (WCDMA, GSM, GPRS, EDGE, WiFi, HSPA, DVB-H, BlueTooth,)
• Sprint Nextel (CDMA2000 1xEV DO, CDMA2000 1X, cdmaOne, GPS, WiMAX, iDEN, BlueTooth)
• NTT DoCoMo (WCDMA, HSPA, PDC, ISDB-T, BlueTooth)
• VIVO (CDMA2000 1xEV DO, CDMA2000 1X, cdmaOne, GPS, AMPS, BlueTooth).

По оценкам CDG, важную роль в переходе к следующим поколениям мобильных широкополосных сервисов должны сыграть многорежимные/многодиапазонные абонентские устройства CDMA2000. В частности, Инфокоммуникационный союз признал целесообразным создание в России двухдиапазонных сетей сотовой связи стандарта CDMA-2000 в диапазонах 450 МГц/2100 МГц.

pic

Хороший опыт запуска двустандартных сетей уже накопили такие операторы, как Сhina Unicom в Китае и UMC в Украине. Абоненты этих операторов могут пользоваться как услугами только одной из сетей, так и услугами двух сетей, используя двустандартное терминальное оборудование. Российский оператор «Скай Линк» также рассматривает такой путь возможного развития. Гульнара Хасьянова, генеральный директор «Скай Линк», рассказала в одном из своих недавних интервью: «В соответствии с нашей стратегией технологическое развитие компании направлено на то, чтобы обеспечить инфраструктуру для оказания всего комплекса услуг связи — передачи данных и голосовой связи — с соответствующим терминальным оборудованием для обеспечения доступа к этим услугам во всех возможных комбинациях технологий и диапазонов частот». По оценкам Г. Хасьяновой, двустандартный телефон CDMA/GSM, уже работающий в сети «Скай Линк», входит в число самых продаваемых моделей. А на выставке «ИнфоКом-2007» «Скай Линк» представил первый CDMA/GSM-коммуникатор, который сейчас проходит фазу тестирования. По прогнозам CDG, разница в стоимости между одно- и многомодовыми терминальными устройствами CDMA2000 в ближайшем будущем будет в районе 10 долл. Между тем, согласно исследованию TheYankee Group (2006 г.), именно технология CDMA2000 лучше остальных позволяет удовлетворить спрос на телефоны начального уровня, востребованные на рынках с низкой платежеспособностью населения. В исследовании говорится, что в течение ближайших 10 лет CDMA2000 останется лидером по ассортименту самых инновационных и доступных мобильных устройств третьего поколения. При этом за счет уровня развития технологии и экономии на масштабе средняя цена телефонов CDMA2000 начального уровня в 2008 году может снизиться до 33 долл.

pic

В целом эксперты считают CDMA2000 одной из самых успешных технологий беспроводной связи в мире. Зрелость, технологические достижения, конкурентоспособность семейства технологий CDMA, а также простая и экономичная миграция на новые версии стандарта сделали CDMA2000 лидирующей технологией третьего поколения. Сегодня она находится на переднем крае миграции от технологий второго поколения к технологиям третьего поколения и продолжает расширять свое присутствие на рынке. Быстрый рост числа абонентов CDMA2000 обусловлен способностью этой технологии удовлетворить самые разнообразные потребности в беспроводной связи как индивидуальных абонентов, так и крупных корпораций, за счет широкого спектра приложений, среди которых мультимедийные сообщения, развлечения, информационные услуги, мобильная коммерция, услуги с учетом LBS и широкополосный доступ в Интернет.

Планы развития CDMA2000 характеризуются гибкостью и возможностью обеспечения максимальной производительности различных приложений за счет интеграции и параллельного распределения множества радиоканалов. Скорость выхода на рынок, дифференцированные сервисы, а также защита инвестиций за счет глубоко проработанных эволюционных планов развития — это ключевые рыночные особенности технологии CDMA2000. С учетом рассмотренных выше возможностей предоставления высокоскоростных услуг все это вместе дает основания аналитикам Strategy Analytics и Yankee Group предполагать, что сети CDMA2000 будут развиваться опережающими темпами после того, как абонентская база GSM достигнет в 2008 году своего максимума: к 2010 году поставки устройств CDMA2000 и WCDMA будут составлять 57% от общего мирового количества поставок мобильных телефонов, а доля мирового рынка CDMA2000 и WCDMA составит 41%.
Ведущим глобальным поставщиком решений для сетей стандарта CDMA является компания Alcatel-Lucent, занимающая более 48% этого рынка и почти в два раза опережающая следующего игрока. Alcatel-Lucent — опытный поставщик решений CDMA, обладающий богатым опытом поддержки практически всех диапазонов: 850 и 1900 МГц — в США, 450, 1800 и 2100 МГц — на международных рынках. Опыт и знания Alcatel-Lucent помогут операторам беспроводной связи СНГ максимально использовать потенциал имеющихся технических решений и построить пространство беспроводных коммуникаций, опираясь на лучший опыт мировой отрасли связи.

Orphus system