Сети будущего поколения мобильной связи
24 декабря 2009
Рубрика: Статьи, присланные на конкурс.
Автор: М.М. Мирфайзиев.

uchastnik

Современные тенденции развития в телекоммуникационном мире таковы, что каждый год привносит свои изменения в мир связи и поэтому, каждый оператор телекоммуникаций старается развиваться параллельно современным тенденциям. Мобильная связь уже сегодня имеет вполне конкретные дальние перспективы построения будущих поколений сетей.

Основной причиной, по которой операторы телекоммуникаций, и операторы сотовой связи в том числе, строят свои сети на основе платформы 3G, является повышение покупательской способности абонентов и, следовательно, повышение спроса на услуги мультимедиа [2]. Исключением не являются и операторы мобильной связи Республики Узбекистан. При этом важным вопросом является определение пути перехода к сетям 3G, который зависит от политики оператора в техническом и экономическом аспекте. А именно выбор оптимального пути определяет способность выживания и роль оператора в будущей инфокоммуникационной среде.

В рамках концепции IMT-2000 рассматриваются две стратегии перехода к сетям 3-го поколения: постепенное (N-Narrowband) и революционное (W-Wideband) (рис. 1).

Рассмотрим те преимущества и недостатки, которые таит каждая из стратегий. Революционный подход предполагает внедрение всех новейших технологий и новых интерфейсов, а также полную замену существующего оборудования и программного обеспечения, что сопряжено с большими капитальными затратами и определенным коммерческим риском. Для отработки данной стратегии в разных районах мира уже развертываются экспериментальные сети.

mirf1

Рис. 1. Стратегии перехода к сетям 3-го поколения

Также один из важнейших признаков, принципиально разделяющих два подхода, — способ освоения частотного ресурса. При революционном подходе требуется новый частотный ресурс. Сегодня действующие технологии 2-го поколения — TDMA/AMPS и GSM имеют ограниченные возможности по наращиванию пропускной способности и видам услуг в рамках выделенного частотного диапазона. Рост их емкости без дополнительного расширения спектра возможен лишь за счет перехода на полускоростные каналы (GSM), введения многосекторных антенн или использования спектрально-эффективных методов модуляции (8PSK и др.).

Эволюционное внедрение требует меньших капитальных затрат и предполагает плавную замену оборудования в зависимости от уровня спроса на конкретные виды услуг. Такой подход позволяет максимально использовать существующую инфраструктуру сети связи, внедряя новые сетевые элементы в процессе последовательной модернизации [1, 3].

Таблица 1. Сравнение двух стратегий освоения рынка мобильной связи

mirf3

В техническом плане, очевидно, что нецелесообразно осуществлять в короткие сроки переход всех сетей мобильной связи к новым техническим стандартам в режиме обслуживания абонентов, что объясняется массивностью и инерционностью общемирового телекоммуникационного рынка. Однако в некоторых регионах или отраслях народного хозяйства создание сетей 3-го поколения будет начато “с нуля”. Но для стран с развитой телекоммуникационной инфраструктурой типичными станут две стратегии перехода к 3-му поколению. Этап развертывания новых технологий составит не менее 2-3 лет, а совместное существование продлится не менее десяти лет.

Краткие выводы
Что касается действующих операторов мобильной связи Республики Узбекистан, оптимальным вариантом является выбор пути постепенной реализации перехода на сети 3G на основе 2G сети с учетом всех влияющих факторов. При этом требуется тщательное планирования базовой сети, то есть грамотное расположение сетевых элементов с учетом пропускной способности каналов и потоков и внедрение новых услуг с учетом пользовательского спроса.

Теперь, когда мы определились в вопросах перехода сетей на 3G, которые уже становятся сетями настоящего, логическим продолжением этой темы будет взгляд на ближайшее будущее, а именно на мобильные сети четвёртого поколения. Не будем предугадывать детальную реализацию этих сетей, так как в сфере осуществляются многочисленные исследования и имеются много спорных вопросов, и рассмотрим — что же представляют собой сети 4G.

Четвёртое поколение мобильной связи
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.

mirf2

Рис. 2. Структура системы Wi-Max

Предпосылки мобильных сетей четвертого поколения базируются на бесшовной интеграции широкополосного беспроводного доступа и глобальной мобильности. Предвестниками 4G можно считать системы с многоканальными входами/выходами MIMO (Multiple Input Multiple Output) и другие средства, позволяющие развивать возможности мобильной связи.

4G основан на протоколах пакетной передачи данных. 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. 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. Сигнал разбивается на определенное количество параллельных потоков при передаче и собирается при приеме [6].

Трехуровневая архитектура сети 4G
В сетях 4G будут использоваться трехуровневые архитектуры. Нижний физический уровень обеспечит доступ, маршрутизацию и управление потоками данных в едином формате пакетов, общем для проводных и беспроводных сетей. Средний шлюзовой уровень должен гибко соединять радиосети с высокоуровневыми приложениями. На среднем уровне выполняются функции адресной трансляции, управления параметрами качества QoS, обеспечения защиты данных и осуществляется полная реализация IP-протоколов для трансляции мультимедийных потоков реального времени. Средний уровень обеспечивает также открытые интерфейсы API для разнообразных приложений. Третий уровень объединяет все механизмы и протоколы прикладной среды [4].

Заключение
Ситуация в современном инфокоммуникационном рынке такова, что для операторов мобильной связи неизбежным становится переход на будущие сети мобильной связи, который определяет роль оператора в будущем. Основываясь на наших примерах можно сделать вывод, что оптимальным вариантом этого перехода является постепенный подход с учетом всех влияющих факторов. Кроме того, необходимо определится с перспективами дальнейшего развития сетей, а именно сетей 4G, которые имеют высокий технологический потенциал. Одним из главных преимуществ 4G-систем станет гибкое управление качеством связи QoS. В целом развитие функциональности в 4G-сетях можно охарактеризовать как достижение новых принципиальных качеств: всеобщая IP-связность (All over IP), полная мультимедийность, масштабируемость параметров QoS в зависимости от приложений.

Список использованной литературы:
1. Н.М. Невдяев “Мобильная связь третьего поколения”, Москва-2000
2. Абдумажитов Д.И., Мирфайзиев М.М. “ Принципы перехода сетей мобильной связи 2G к сетям 3G” Ташкент, ТУИТ, 2008 г.
3. В.О. Тихвинский, Е.Е. Володина “Подвижная связь третьего поколения экономика и качество услуг” 2005
4. “Будущие поколения мобильной связи”, Мобильные телекоммуникации, 2008.
5. Miikka Poikselka, Georg Mayer, Hisham Khartabil and Aki Niemi. IP Multimedia Concepts and Services in the Mobile Domain.
6. А.М. Мухин, Л.С. Чайников “ Энциклопедия мобильной связи ”
7. Б.С. Гольдштейн, Н.А. Соколов, Г.Г. Яновский “Сети связи”. БХВ — Санкт-Петербург, 2009

Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В WhatsApp
В Одноклассники
ВКонтакте