История связи насчитывает несколько эпох, первая из которых началась в каменном веке, когда люди научились разговаривать. На смену ей пришла связь почтовая, голубиная, телеграфная, телефонная, радио-, и в конце 20 века появилась ещё одна - сотовая связь. Принципиальные отличия последней от предыдущих описывать не будем, так как среднестатистический читатель уже должен себе представлять распространение радиоволн в пространстве и, наверняка, не раз ощутил их влияние на себе в виде вибрирующего в штанах мобильного телефона.
Манечку и Ванечку из песочницы мама сейчас зовет не перегнувшись через балкон и крича на весь двор, а тихо позвонив по сотовому телефону. Партнеры по бизнесу всегда доступны друг другу. Молодой человек, сидящий с ноутбуком и сотовым телефоном в парке, не тащит за собой несколько километров проводов, чтобы дозвониться провайдеру и попасть в Интернет. Все это принесла в нашу жизнь мобильная сотовая связь, о создании, эволюции и ближайшем будущем которой мы вам сейчас расскажем.
4G
Рост Интернета, количества и качества интерактивных сервисов предполагает одновременное расширение каналов связи, которые связывают пользователя со всемирной паутиной. Теперь, когда скорости передачи данных модно измерять мегабайтами и гигабайтами в секунду, прежние технологии отходят в историю и на смену им приходят новые, которые позволяют связать все устройства воедино и управлять ими централизованно. Такие сервисы как онлайн-вещание популярных теле- и радиоканалов, VoIP-телефония становятся всё привычнее и доступнее обывателю. Несмотря на то, что число пользователей широкополосного доступа в интернет всё ещё составляет небольшой процент от общего числа, однако их количество всё время растёт. На прошедшей в 2006 году конференции IDF в Москве были представлены официальные результаты исследований, которые показывают быструю динамику роста сети Интернет, что свидетельствует о высокой его востребованности.
Диаграмма роста спроса на интернет-услуги
Разработанные технологии передачи данных для сетей 3G уже в некоторых случаях не могут справиться с поставленными перед ними задачами. И если для обычного пользователя задержки в передаче данных могут не играть роли, то для бизнес-приложений задержка на секунду может стоить тысяч или даже миллионов долларов. В таких ситуациях технологий UMTS, CDMA2000 и WCDMA оказывается недостаточно для быстрорастущих потребностей. Использование же стандарта 802.11 a/b/g, который в некоторой мере мог бы улучшить ситуацию, ограничено несколькими показателями, главным из которых является расстояние до точки доступа.
Одной из главных целей, которые учитывались при разработке семейства стандартов 4G, является объединение всех видов коммуникаций в одну структуру, схему которой можно наблюдать на рисунке ниже:
Схема интеграции сетей
Сети Wi-Fi, 3G, спутниковое видео- и аудиовещание, сети Wi-MAX и сети четвертого поколения будут взаимодействовать через комплекс устройств, называемый Internet Gateway Router, задачей которого является создание среды для прозрачного использования всех названных выше технологий и связи сетей Internet с наземными телефонными линиями. Это позволит использовать не дорогостоящие технологии для передачи больших объемов данных, а уже существующие IP-сети, что, несомненно, должно сказаться на стоимости обслуживания сотовых сетей.
На пути разработки 4G было несколько препятствий, которые заключались в поиске новых эффективных способов использования радиоэфира, алгоритмов сжатия и передачи данных. Стоит отметить, что изначально сотовые сети были предназначены для передачи голоса, поэтому простым повышением мощностей оборудования весомых результатов добиться было нельзя. Главными нововведениями в сотовой связи четвертого поколения являются: технология уплотнения с ортогональным частотным разделением кодированных сигналов и использованием переменного фактора распространения (Variable-Spreading-factor Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing, VSF-Spread OFDM), а также система множественного ввода/вывода (Multiple Input Multiple Output, MIMO). Технология VSF-Spread OFDM позволяет использовать одновременно несколько частотных диапазонов, что дает возможность увеличить пропускную способность канала в несколько раз. Технология MIMO позволяет передавать информацию сразу по нескольким маршрутам от или к базовым станциям
Экспертами обещается массовое распространение технологии 4G в 2006-2007 году, однако о всеобщей коммерческой эксплуатации пока говорить не стоит. Предполагается, что не ранее 2010 года стоит ожидать падения цены до $100, поэтому пока основными потребителями сетей четвертого поколения станут крупные предприятия и корпорации.
На данный момент явным конкурентом сетей 4G является разработанный стандарт беспроводной передачи данных WiMAX или, как его ещё называют, IEEE802.16. До появления устройств, работающих с мобильной реализацией стандарта WiMAX 802.16e, цена на которые была бы сравнима с ценой оборудования для сетей третьего поколения, широкой доступности стандарта среди обычных обывателей можно не ожидать. Ведь не каждый смог бы отдать от $600-1000 за набор клиентского оборудования, получив при этом смутные выгоды в плане скорости и качества услуг. В первую очередь это связано с реализацией технологии WiMAX, у которой есть ряд недостатков. В особенности они будут проявляться в большом городе с высокой плотностью населения.
Сейчас приведем некоторые цифры, чтобы подтвердить слова, сказанные выше. Радиус покрытия одной базовой станции технологии WiMAX в городе составляет в среднем 4 километра. На этой территории может проживать приблизительно 180 000-240 000 человек. Если выдать каждому пользователю канал шириной в 1 Mbit/s, то максимальное количество одновременно обслуживаемых клиентов будет составлять приблизительно 1900 человек из 240 000.
В некоторых регионах до реализации WiMAX существовали сети, называемые pre-WiMax, которые из-за высокой стоимости малоизвестного абонентского оборудования так и не стали популярны.
В такой ситуации сети третьего и четвертого поколения для обычного пользователя выглядят намного привлекательнее. Несмотря на то, что предлагаемые сервисы UMTS,WCDMA и CDMA 2000 позволяют развить скорости всего лишь до 2 Mbit/s по сравнению с конкурентом WiMAX, её в большинстве случаев оказывается достаточно для удобного серфинга в сети Интернет и доступа к предоставляемым на сегодняшний день сервисам. Реализация и внедрение сетей четвертого поколения позволит передавать данные в несколько раз быстрее, чем это можно делать сейчас. К примеру, при тестировании компанией NTT DoCoMo первой сети 4G, пропускная способность канала связи составила 1 Gbit/s при статичном состоянии абонента. Такая скорость объясняется тем, что в сетях четвертого поколения используется только эффективная пакетная передача данных в отличие от существующей сейчас пакетной передачи, совмещенной с передачей голосового трафика. Это позволило отказаться от "тормозящих" технологий и заменить их более производительными, оставив и улучшив при этом их функциональность.
По последним данным, при тестировании 4G сети была достигнута скорость 1Gbit/s к абоненту при скорости передвижения до 20 км/ч, что является крайне высоким показателем для существующих технологий.
Гигабитные беспроводные сети уже рядом. Вкупе с глобальным роумингом они принесут огромные скорости передачи данных, совершенное качество передаваемого голоса и видео, позволят объединить существующие сети в одну сложную структуру. Любой человек, имеющий мобильный телефон, сможет приобщиться к глобальным процессам, порожденным сотовой связью четвертого поколения.
Вывод
Что же предложат нам сотовые сети четвертого поколения? Ничего революционного ждать не приходится, кроме улучшения сервисов, предоставляемых сотовой связью 3G. Улучшенное качество видеозвонков и голоса, более высокие скорости доступа в Интернет, чем существующие сейчас, глобальный роуминг, связь корпоративных сетей. В любом случае сложно себе представить, куда можно потратить выделенные для телефона 100 мегабит. В условиях достаточно высоких цен на доступ в Интернетв нашей стране такую ширину канала среднестатистический пользователь оплатить не сможет, а для связи существующих сетей предприятий вполне достаточно 5-10 мегабит, которые могут предоставить pre-WiMAX сети и Wi-Fi. Поэтому можно считать, что стандарт 4G разрабатывался на далёкую перспективу и все его ресурсы не будут исчерпаны ещё очень долго.
За промежуток в 20 с лишним лет сотовая связь превратилась из обычного примитивного средства связи в высокоскоростную технологию, способную значительно упростить и улучшить жизнь людей. Приход сетей четвертого поколения можно считать новой вехой в эволюции не только в сотовой связи, но и в жизни многих людей, которые приобретут новый уровень мобильности и доступности. Бизнес станет по-настоящему контролируемым благодаря высоким скоростям передачи данных с минимальными задержками, что позволит избежать промахов и предупредить критические ситуации. Жизнь без проводов – таков девиз нового тысячелетия.
Обсуждение статьи на форуме
