Ссылка: http://www.world-mobile.net/articles.php?pr1=102

Третье поколение систем мобильной связи

Термины 3G, IMT-2000, UMTS, WCDMA и многие-многие другие, за которыми скрывается новое поколение цифровых систем мобильной связи, мы регулярно встречаем на страницах самых различных изданий. Но где же эти цифровые системы, чем они отличаются от уже существующих и когда придут к нам? Попытаемся ответить на эти вопросы.

Исходные идеи

Почти сразу после появления цифровых систем сотовой связи второго поколения началась разработка стандартов мобильной связи уже следующего — третьего — поколения, получившего наименование 3rd Generation, или, сокращенно, 3G. При этом работы велись как отдельными фирмами и странами, так и на глобальном уровне — под руководством Международного союза электросвязи (International Telecommunication Union — ITU). Для этой цели еще в 1985 году ITU была создана специальная инициативная группа, которая с 1992 года занимается детальной разработкой требований к всемирной системе подвижной радиосвязи (International Mobile Telecommunications — IMT), получившей обозначение IMT-2000. Так, кстати, с 1996 года зовется и сама группа,

По замыслу разработчиков, число «2000» несло несколько смыслов: год предполагаемого ввода новых систем в эксплуатацию, используемый диапазон радиочастот (2000 МГц) и скорость передачи данных (2000 кбит в секунду). Увы, от всех указанных параметров со временем пришлось отказаться: начало коммерческой эксплуатации передвинулось на 2002 год, новые частоты в диапазоне 2 ГГц выделены не во всех странах, да и высокие скорости передачи данных будут доступны только в пределах небольших зон — пикосотах.

Метаморфозы произошли и с другими характеристиками системы. Так, согласно исходному замыслу, сети 3-го поколения должны обеспечивать глобальное обслуживание мобильных и фиксированных пользователей в соответствии с лозунгом:

«Связь всем, везде, всегда, с любой точкой мира». При этом на равных использовались бы наземные и спутниковые средства. Однако бурное развитие сотовых сетей почти отменило использование спутниковой связи. Еще &lquo;трагичнее» развивались события при создании единого для всего мира варианта технологии. Производители оборудования и операторы связи так и не смогли прийти к согласию — в результате 30-предложений будет несколько.

Рассматривалось два основных варианта развития: плавный переход от ныне действующих систем и резкий скачок. Оптимальной сочли постепенную интеграцию, поскольку все хотят обеспечить совместимость новинки со своими еще действующими системами, а также вернуть инвестиции и по максимуму использовать оборудование уже построенных сетей.

Эти тенденции и нашли свое отражение в работе группы IMT-2000. Было решено создать целое семейство «гармонизированных» между собой стандартов. В 1997 году была принята новая концепция IMT-2000 -Family of Systems, или IFS. Ее суть — сохранение глобального роуминга, но лишь в качестве идеологической основы для объединения различных сетей. То есть Зб-система будет состоять из нескольких международных, региональных и национальных сегментов с возможностью роуминга между ними. А само внедрение 3G во многих случаях будет сводиться к такому переоснащению существующих систем второго поколения (D-AMPS, CDMA и GSM), чтобы соблюдался общий набор требований к сетям третьего поколения.

Проблемы возникли и в области радиочастотных ресурсов. Еще в 1992 году на Всемирной административной конференции радиосвязи (ВАКР-92) для системы IMT-2000 было утверждено глобальное выделение частот в полосах 1885 — 2025 и 2110 — 2200 МГц. При этом полосы частот 1885-1980, 2010-2025 и 2110-2170 МГц были определены для работы наземных сетей, а полосы 1980 — 2010 и 2170 -2200 МГц — для спутникового сегмента системы.

Однако принятое ВАКР-92 распределение частотного ресурса IMT-2000 основывалось на приоритете услуг передачи речи и низкоскоростных данных. В настоящий же момент наиболее важным направлением становится предоставление мультимедийных сервисов с высокими скоростями передачи данных, В связи с этим возрастают и требования к общей ширине полосы частот для системы IMT-2000, Как показывают расчеты, дополнительно к ранее определенным полосам и спектру, уже используемому сотовыми системами первого и второго поколений, требуется еще 160 МГц, а всего — порядка 582 МГц. Выделение столь больших ресурсов во многих регионах нереально, и системы там будут развертываться в «урезанных» вариантах.

В Европе координацией работ над новой системой с 1990 года занимается Европейский институт стандартов электросвязи (ETSI), а создаваемая в рамках Европейского союза система 3G (все-таки формально включающая как наземные, так и спутниковые сети) получила название Universal Mobile Telecommunication System (UMTS). Соответствующая ей технология радиоинтерфейса наземного сегмента системы UMTS стала называться UMTS Terrestrial Radio Access — сокращенно UTRA. Концепция UMTS обеспечивает полное взаимодействие с нынешними системами GSM.

Услуги

IMT-2000 должна предоставлять все существующие услуги телефонной связи, включая передачу сообщений (пейджинг, SMS и т. п.), а также реализацию мультимедийных и других услуг, основанных на высокоскоростной передаче данных. Специалисты формулируют приблизительно такой список (причем он наверняка будет увеличиваться):

Для решения этих задач в системах третьего поколения намечена реализация следующих скоростей передачи данных. На уровне макросот, за счет которых достигается полное покрытие местности и обслуживание быстро передвигающихся абонентов (до 250 км/ч), предполагается обеспечить скорость передачи до 144 кбит/с. В микросотах, обеспечивающих локальное покрытие областей с высокими требованиями по загрузке тра-фиком и обслуживание абонентов со средними скоростями перемещения (порядка 10 км/ч), скорость передачи данных составит до 384 кбит/с. Наивысшие скорости -до 2,048 Мбит/с — будут достигаться только на уровне пикосот, ориентированных на радиопокрытие внутри зданий и обслуживание преимущественно стационарных абонентов (скорости менее 3 км/ч). При глобальном покрытии (средствами спутниковой связи) будут обеспечиваться скорости до 64-144 кбит/с.

Обещана полная совместимость 3G с системами 2-го поколения. То есть все мобильные телефоны третьего поколения могут работать в нескольких режимах (например, как устройства третьего поколения — в больших городах и как устройства второго поколения — за их пределами).

Технические решения

Острота дискуссий о стандартах 3-го поколения мобильной связи, сотрясавших все телекоммуникационное сообщество в последние годы, способна составить сюжет захватывающего боевика. Анализ же множества технических нюансов может быть интересен только людям узко специализирующимся в этой области. Поэтому постараемся быть краткими и понятными.

Итак, изначально мечтапось, что системы 3G будут едины для всего мира. Однако очень быстро выявились противоречия. В итоге уже к июню 1998 года в МСЭ поступило 10 предложений, восемь из которых базировались на технологии с кодовым разделением каналов (CDMA) и два -на основе временного разделения (ТОМА). Все эти проекты, заявленные от трех круп ных регионов мира — Северной Америки, Европы и Азиатско-тихоокеанского, — отражали «национальные» различия в технологиях и возможных путях перехода к системам подвижной связи 3-го поколения.

В результате титанических трудов все эти предложения были сведены к пяти стандартам, которые в конце 1999 года специальным решением МСЭ были установлены для систем связи третьего поколения:

Ради соблюдения «плавной эволюции» для всех основных технологий второго поколения были разработаны соответствующие стратегии, в итоге обеспечивающие соответствие требованиям к системам 3G.

Не останавливаясь на других деталях, можно сказать, что к настоящему моменту мировое сообщество практически определилось со стандартами радиоинтерфейсов систем третьего поколения, основанных на технологиях WCDMA, cdma2000 и EDGE, и теперь каждая из стран может принимать решение о том, какие из них развивать на своей территории.

Абонентские терминалы

Обширный перечень функций, которыми должны обладать ЗС-телефоны, предполагает, что по своей сложности и внешнему виду они будут заметно отличаться от нынешних мобильников.

Motorola, Nokia, Ericsson и некоторые другие успели выпустить свои концепт-модели терминалов нового поколения. Все они обеспечивают передачу голоса и данных. Все они построены по принципу «много в одном»: сотовый телефон с качественным (как правило, цветным) ЖК-дисплеем; карманный компьютер с широким набором функций; цифровая камера для захвата и передачи фото- и видеоданных. Но на этом их сходства заканчиваются. Все аппараты — очень разные, потому что требования, предъявляемые к терминалам, крайне противоречивы. Как совместить все это в одном телефончике, не упустив мобильности, при небольших, «носибельных» размерах и весе?

Существующие ЗС-телефоны отражают стремления их создателей достичь компромисса. При этом акценты на тех или иных функциях расставлены по-разному. Очевидно, что вариантов ЗС-телефонов будет множество. Кроме того, самостоятельным направлением станет разработка и производство дополнительных устройств, Уже сегодня это — целый ряд образцов выносных клавиатур, дисплеев и сенсорных экранов, сменной памяти, принтеров и т. п.

Также трудно назвать имя производителя, чьи телефоны будут пользоваться наибольшим спросом. Необходимость слияния компьютерной и телекоммуникационной техники потребует совершенно иной организации производства. Результат -многочисленные альянсы между самыми различными компаниями (Alcatel и Fujitsu, Lucent Technologies и Sanyo, Philips и LG, Siemens и Toshiba и др.), нацеленные на создание конкурентоспособных изделий.

Ближайшие перспективы

Добавим ложку дегтя: маркетологи сомневаются в том, что новые услуги будут мгновенно востребованы потребителями. И причин здесь сразу несколько.

Прежде всего следует отметить, что многие из ожидаемых услуг сетей 3G уже предлагаются пользователям при помощи иных «подручных средств» (телевидение, доступ в Интернет по фиксированным линиям, сети сотовой и спутниковой телефонной связи, навигационная система GPS, фото- и видеоаппаратура и др).

Другая причина серьезней: настоящие потребности людей в получении мобильных услуг изучены плохо. WAP и мобильная коммерция, поначалу казавшиеся такими перспективными, все чаще называются «мертворожденными» предложениями. Результаты начавшейся эксплуатации первых сетей 3G ясности не принесли. Так, например, в ЗС-сети, запущенной японской компанией DoCoMo, наиболее популярным оказался режим высокоскоростного получения данных, используемый для... скачивания мелодий для караоке со специальных сайтов. Эффективность подобного использования терминалов 3G вполне может быть охарактеризована как «из пушки — по воробьям!»

Добавляют сомнений и ожидаемые цены на услуги, которые явно будут не маленькими. Потому что полномасштабное развертывание сетей 3G, работающих в диапазоне 2 ГГц, потребует построения практически полностью новых систем — с новым оборудованием и значительно более частым расположением базовых станций.

Но, несмотря на все перечисленные проблемы, уже несколько десятков компаний в разных странах приступили к подготовке развертывания сетей 3G начиная с 2002 года. Для успешной реализации этих планов Alcatel, Ericsson, Motorola, Nokia и Siemens уже заключили стратегические соглашения с обладателями ЗС-лицензий в Германии, США, Италии, Японии, Финляндии. Некоторые рассматривают возможности различных видов кооперации с партнерами и даже со своими бывшими соперниками в борьбе за вожделенные лицензии.

Однако, по мнению экспертов, несмотря на все усилия производителей оборудования и операторов, технические и экономические трудности построения сетей третьего поколения приведут к тому, что основные услуги в этих системах начнут оказываться не ранее 2008 — 2010 годов. И скорее всего в странах с развитой телекоммуникационной инфраструктурой переход к 3-му поколению произойдет путем совершенствования существующих сетей, а технологии для предоставления новых услуг будут внедряться по мере появления спроса на них. Параллельно появятся небольшие «островки» ЗС-технологий, которые станут расширяться с ростом числа абонентов.

3G в России

В России, как известно, все происходит по-своему. Учитывая, что покупательской способности едва хватает на приобретение голосовых услуг сотовой связи, можно ожидать, что внедрение сетей 3G в нашей стране займет длительный период. Пессимистичный прогноз усугубляется наличием больших территорий с весьма низкой плотностью населения, где внедрение наземных сетей 3G вообще не имеет никакого смысла.

На практике еще в декабре 1999 года при содействии Министерства по связи и информатизации в России была создана Национальная Ассоциация операторов сетей связи третьего поколения, призванная заниматься решением самых различных вопросов, связанных с развитием 3G-технологий в нашей стране, — вплоть до построения единой для всей территории сети, В настоящее время в состав Ассоциации 3G входят шесть российских компаний-операторов:«Дельта Телеком», «ВымпелКом», «Мобильные ТелеСисте-мы», «Московская Сотовая Связь», «Северо-Западный GSM» и «Соник Дуо&uaquo;, а также два производителя оборудования для беспроводных сетей (ЗАО «Алкатель» и ЗАО «Эрикссон Корпорация АО»).

Предпринимались и практические шаги по подготовке к строительству сетей 3G. Так, 12 февраля 2001 года было подписано решение Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) о создании в Москве и Санкт-Петербурге первых опытных сетей UMTS, а также о выделении для работы таких систем в России пяти полос частот в диапазоне 2 ГГц: 1927,5 -1942,5 МГц; 1962,5 — 1967,5 МГц; 2015 — 2025 МГц; 2117,5 — 2132,5 МГц и 2152,5 -2157,5 МГц, Общая полоса выделенных частот — 50 МГц. Строительством экспериментальных зон займутся операторы:

«ВымпелКомRaquo; («Би Лайн») и «Мобильные Телесистемы« (МТС) — в Москве и «Северо-Западный GSM» — в Петербурге.

В третьем квартале 2002 года Госкомиссия планирует принять окончательное решение о порядке развития сетей 3G в России. А первые лицензии на их строительство могут быть выданы уже в 2002 — 2003 годах. Вообще же, с учетом стратегии внедрения систем UMTS в Европе, их развертывание в России предполагается осуществлять поэтапно, максимально используя существующие сети GSM. Подобный эволюционный путь позволит внедрять ЗО-сети начиная с больших городов. А вне этих локальных зон покрытие будет осуществляться операторами действующих сетей GSM.

Но UMTS — не единственная тестируемая в России технология. Так, компания «Московская Сотовая Связь» получила разрешение ГКРЧ на использование радиочастот в диапазоне 450 МГц для организации в Москве и области еще одной опытной сети — в стандарте IMT-MC (cdma2000).

Автор: Информационный отдел
E-mail: info@world-mobile.net

Дата публикации: 08.02.2010