ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 090303е7-12

Международный Союз Электросвязи) сети 3G должны поддерживать следующие скорости передачи данных:

для абонентов с высокой мобильностью (до 120 км/ч) — не менее 144 кбит/с;

для абонентов с низкой мобильностью (до 3 км/ч) — 384 кбит/с;

для неподвижных объектов — 2048 Кбит/с.

Сети 3G отличаются повышенной экологической безопасностью: мощность излучения передатчика терминала существенно ниже, чем в других стандартах: пиковая — 200 мВт, средняя на большей части обслуживаемой территории примерно на порядок ниже пиковой.

Стандарты мобильной связи

1G NMT • AMPS

2G GSM • D-AMPS • GPRS •

2.75G EDGE/EGPRS • CDMA2000 (1xRTT)

3G UMTS (W-CDMA) • CDMA2000 (1xEV-DO/IS-856) • WiMAX 3.5G UMTS (HSDPA) • UMTS (HSUPA) • CDMA2000 (EV-DO Rev.A) 3.75G UMTS (HSPA+) • CDMA2000 (EV-DO Rev.B/3xRTT)

4G WiMAX • LTE

3GPP Long Term Evolution (LTE) — название технологии мобильной передачи данных. Проект 3GPP является стандартом по совершенствованию технологий CDMA, UMTS для удовлетворения будущих потребностей в скорости передачи данных. Эти усовершенствования могут, например, повысить эффективность, снизить издержки, расширить и совершенствовать уже оказываемые услуги, а также интегрироваться с уже существующими протоколами. Скорость передачи данных по стандарту 3GPP LTE в теории достигает 326,4 Мбит/с на приём (download), и 172,8 Мбит/с на отдачу (upload), в международном стандарте же прописано 173 Мбит/с на приём и 58 Мбит/с на отдачу.

Радиус действия базовой станции LTE может быть различным, в зависимости от мощности и используемых частот. В оптимальном случае — это порядка 5 км, но при необходимости он может составлять до 30 км или даже 100 км (при достаточном поднятии антенны).

14 декабря 2009 года Шведская телекоммуникационная компания TeliaSonera объявила о запуске первой в мире коммерческой сети стандарта LTE в Стокгольме и Осло. В России опытные сети четвёртого поколения планировалось запустить весной 2010 года.

EV-DO (Evolution-Data Optimized) — технология передачи данных, используемая в сетях сотовой связи стандарта CDMA.

1X EV-DO — это фаза развития стaндарта мобильной связи CDMA2000 1x. EV-DO —

сокращение от EVolution Data Only. В отличие от EV-DV (EVolution Data/Voice)

эволюции подвергся только интерфейс передачи данных, а передача голоса осталась полностью идентичной CDMA2000 1x и CDMA One (IS-95a/b). EV-DO, получивший маркировку Rev. C, объединяет в себе такие мобильные технологии как CDMA, TDM, OFDM, Multiple Input Multiple Output (MIMO) и Space Division Multiple Access (SDMA).

Скорость передачи данных в EV-DO, в зависимости от поколений (релизов) стандарта,

достигает (DownLoad/UpLoad):

Rev.0 — 2,4 / 0,153 Мбит в секунду

Rev.A — 3,1 / 1,8 Мбит в секунду

Rev.B — 73,5 / 27 Мбит в секунду (15 каналов несущей, 4,9 / 1,8 Мбит/с при одной несущей, большинство телефонов или модемов, выпускаемых в 2010 году, поддерживают 2 или 3 несущие)

EV-DO Rev.C — 280 000/75 000 Кбит/с

WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) — телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN. WiMAX рассматривается как технология, предоставляющая высокоскоростной беспроводной доступ к сети, альтернативный выделенным линиям и DSL»

WiMAX подходит для решения следующих задач:

Соединения точек доступа Wi-Fi друг с другом и другими сегментами Интернета.

Обеспечения беспроводного широкополосного доступа как альтернативы выделенным линиям и DSL.

Предоставления высокоскоростных сервисов передачи данных и телекоммуникационных услуг.

Создания точек доступа, не привязанных к географическому положению.

WiMAX позволяет осуществлять доступ в Интернет на высоких скоростях, с гораздо большим покрытием, чем у Wi-Fi сетей. Это позволяет использовать технологию в качестве «магистральных каналов», продолжением которых выступают традиционные DSL- и выделенные линии, а также локальные сети. В результате подобный подход позволяет создавать масштабируемые высокоскоростные сети в рамках городов.

Фиксированный и мобильный вариант WiMAX

Набор преимуществ присущ всему семейству WiMAX, однако его версии существенно отличаются друг от друга. Разработчики стандарта искали оптимальные решения как для фиксированного, так и для мобильного применения, но совместить все требования в рамках одного стандарта не удалось.

802.16-2004 (известен также как 802.16d и фиксированный WiMAX). Спецификация утверждена в 2004 году. В большинстве стран под эту технологию отведены диапазоны

3,5 и 5 ГГц.

802.16-2005 (известен также как 802.16e и мобильный WiMAX). Спецификация утверждена в 2005 году. Планируемые частотные диапазоны для сетей Mobile WiMAX

таковы: 2,3-2,5; 2,5-2,7; 3,4-3,8 ГГц.

Основное различие двух технологий состоит в том, что фиксированный WiMAX позволяет обслуживать только «статичных» абонентов, а мобильный ориентирован на работу с пользователями, передвигающимися со скоростью до 120 км/ч. Мобильность означает наличие функций роуминга и «бесшовного» переключения между базовыми станциями при передвижении абонента (как происходит в сетях сотовой связи).

Широкополосный доступ в Интернет

WiMAX

При всем богатстве выбора сетевых подключений сложно одновременно соблюсти три основных требования к сетевым соединениям: высокая пропускная способность, надёжность и мобильность. Решить подобную задачу может следующее поколение беспроводных технологий WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access),

стандарт IEEE 802.16. Цель технологии WiMAX заключается в том, чтобы предоставить универсальный беспроводный доступ для широкого спектра устройств (рабочих станций,

бытовой техники «умного дома», портативных устройств и мобильных телефонов) и их логического объединения - локальных сетей.

Система WiMAX состоит из двух основных частей:

1)Базовая станция WiMAX, может размещаться на высотном объекте: здании или вышке.

2)Приёмник WiMAX: антенна с приёмником.

Соединение между базовой станцией и клиентским приёмником производится в низкочастотном диапазоне 2-11 ГГц. Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 70 Мбит/с и не требует наличия прямой видимости между станцией и пользователем. Следует помнить, что технология WiMAX применяется как на «последней миле» конечном участке между провайдером и пользователем, так и для предоставления доступа региональным сетям: офисным, районным.

Между базовыми станциями устанавливаются соединения (прямой видимости), использующие диапазон частот от 10 до 66 ГГЦ, скорость обмена данными может достигать 140 Мбит/c. При этом, по крайней мере одна базовая станция подключается к сети провайдера с использованием классических проводных соединений. Однако, чем большее число БС подключено к сетям провайдера, тем выше скорость передачи данных и надёжность сети в целом.

По структуре сети стандарта IEEE 802.16 очень похожи на традиционные сети мобильной связи: здесь тоже имеются базовые станции, которые действуют в радиусе до 50 км, при этом их также не обязательно устанавливать на вышках. Для них вполне подходят крыши домов, требуется лишь соблюдение условия прямой видимости между станциями.

Wi-Fi

Что такое Wi-Fi(Wireless Fidelity, высокая точность беспроводной передачи данных)? Это современная беспроводная технология соединения компьютеров в локальную сеть и подключения их к Интернету.

Краткое описание принципа работы Wi-Fi.

Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка, когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0.1 Мбит/с каждые 100 мс. Так что 0.1 Мбит/с — наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID, приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения. Более подробно принцип работы описан в официальном тексте стандарта.

В зависимости от страны, в которой вы находитесь, вы можете встретить следующие разновидности Wi-Fi сетей:

1.801.11a

2.801.11b

3.801.11g

4.801.11n

Первая работает на частоте 5 ГГц, остальные на частоте 2.4 ГГц. Каждый тип имеет разную пропускную способность (цифры данные ниже являются максимальной теоретически возможной скоростью)

Для 801.11a это 54 Мбит/c

Для 801.11b это 11 Мбит/c

Для 801.11g это 54 Мбит/с Для 801.11n это 600 Мбит/с

Сопоставления WiMAX и Wi-Fi далеко не редкость, возможно, потому, что эти термины созвучны, название стандартов, на которых основаны эти технологии, похожи (стандарты разработаны IEEE, оба начинаются с «802.»), а также обе технологии используют беспроводное соединение и используются для подключения к интернету (каналу обмена данными). Но несмотря на это, эти технологии направлены на решение совершенно различных задач.

Сравнительная таблица стандартов беспроводной связи

Технологи

Стандарт

Использо

Пропускная способность

Радиус

Частоты

я

вание

действия

Wi-Fi		802.11a		WLAN
				WLAN
Wi-Fi		802.11b
				WLAN
Wi-Fi		802.11g
Wi-Fi		802.11n		WLAN
				WMAN
WiMax		802.16d
				Mobile
WiMax		802.16e
				WMAN
				WMAN,
WiMax		802.16m		Mobile
				WMAN
Bluetooth		802.15.1		WPAN
v.1.1
Bluetooth		802.15.3		WPAN
v.1.3.
				WPAN
UWB		802.15.3a
Инфракрас		IrDa		WPAN
ный порт

до 54 Мбит/с					до 100 метров		5,0	ГГц
до 11 Мбит/с					до 100 метров		2,4	ГГц
до 108 Мбит/с					до 100 метров		2,4	ГГц
до	300	Мбит/с	(в				2,4	— 2,5 или
перспективе до 450, а затем					до 100 метров
							5,0	ГГц
до 600 Мбит/с)
до 75 Мбит/с					6-10 км		1,5-11 ГГц
до 40 Мбит/с					1-5 км		2.3-13.6 ГГц
до 1 Гбит/с (WMAN), до					н/д (стандарт в		н/д (стандарт
100 Мбит/с (Mobile WMAN)					разработке)		в разработке)
до 1 Мбит/с					до 10 метров		2,4	ГГц
от 11 до 55 Мбит/с					до 100 метров		2,4	ГГц
110-480 Мбит/с					до 10 метров		7,5	ГГц
					от 5 до 50 см,
до 16 Мбит/с					одност.—до10
					м

WiMAX это система дальнего действия, покрывающая километры пространства, которая обычно использует лицензированные спектры частот (хотя возможно и использование нелицензированных частот) для предоставления соединения с интернетом типа точка-точка провайдером конечному пользователю. Разные

стандарты семейства 802.16 обеспечивают разные виды доступа, от мобильного (схож с передачей данных с мобильных телефонов) до фиксированного (альтернатива проводному доступу, при котором беспроводное оборудование пользователя привязано к местоположению).

Wi-Fi это система более короткого действия, обычно покрывающая десятки метров, которая использует нелицензированные диапазоны частот для обеспечения доступа к сети. Обычно Wi-Fi используется пользователями для доступа к их собственной локальной сети, которая может быть и не подключена к Интернету. Если WiMAX можно сравнить с мобильной связью, то Wi-Fi скорее похож на стационарный беспроводной телефон.

WiMAX и Wi-Fi имеют совершенно разный механизм Quality of Service (QoS). WiMAX использует механизм, основанный на установлении соединения между базовой станцией и устройством пользователя. Каждое соединение основано на специальном алгоритме планирования, который может гарантировать параметр QoS для каждого соединения. Wi-Fi, в свою очередь, использует механизм QoS подобный тому, что используется в Ethernet, при котором пакеты получают различный приоритет. Такой подход не гарантирует одинаковый QoS для каждого соединения.

Из-за дешевизны и простоты установки, Wi-Fi часто используется для предоставления клиентам быстрого доступа в Интернет различными организациями. Например, в некоторых кафе, отелях, вокзалах и аэропортах можно обнаружить бесплатную точку доступа Wi-Fi.

GPRS

GPRS (англ. General Packet Radio Service — пакетная радиосвязь общего пользования) — надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. GPRS позволяет пользователю сети сотовой связи производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет.

Служба передачи данных GPRS надстраивается над существующей сетью GSM. Возможность использования сразу нескольких каналов обеспечивает достаточно высокие скорости передачи данных, теоретический максимум при всех занятых таймслотах TDMA составляет 171,2 кбит/c.

UMTS, используя разработки W-CDMA, позволяет поддерживать скорость передачи информации на теоретическом уровне до 21 Мбит в сек. (при использовании HSPA+). В настоящий момент самыми высокими скоростями считаются 384 Кбит/сек для мобильных станций технологии R99 и 7,2 Мбит/сек для станций HSDPA в режиме передачи данных от базовой станции к мобильному терминалу. Это является скачком по сравнению со значением в 9,6 Кбит/сек при передаче данных по каналу GSM, или использованием в соответствии с технологией HSCSD нескольких каналов 9,6 Кбит/сек (при этом максимально достигаемая скорость — 14,4 Кбит/сек в CDMAOne.

Предшествующее поколению 3G второе поколение мобильной связи включает в себя такие технологии как GSM, IS-95, PHS и некоторые другие, принятые на вооружение в самых разных странах. Эволюционным этапом на этом пути развития телекоммуникаций является поколение «2,5G», обозначающее применение на сетях технологии GPRS. Теоретически скорость передачи данных с GPRS может составлять максимально 171,2 Кбит/сек, но на практике она колеблется в пределах 56 Кбит/сек. GPRS применена на многих сотовых сетях стандарта GSM, а следующий этап в этой технологии — EDGE, использующий более сложные схемы кодирования информации — позволяет поднять

скорость передачи данных до 473,6 Кбит/с в теории и до 180 Кбит/сек на практике. Сети, развёрнутые с применением EDGE, относят к поколению «2,75G».

Начиная с 2006 года на сетях UMTS повсеместно распространяется технология высокоскоростной пакетной передачи данных от базовой станции к мобильному терминалу HSDPA, которую принято относить к сетям поколения «3,5G». К началу 2008 года HSDPA поддерживала скорость передачи данных в режиме «от базовой станции к мобильному терминалу» до 7,2 Мбит/сек. В долгосрочной перспективе, согласно проектам 3GPP, планируется эволюция UMTS в сети четвёртого поколения 4G, позволяющие базовым станциям передавать и принимать информацию на скоростях 100 Мбит/сек и 50 Мбит/сек соответственно.

Специалисты в области беспроводных сетей задаются таким вопросом: могут ли системы 3G вытеснить технологию беспроводных локальных сетей стандарта 802.11 (WiFi)? При высоких скоростях передачи данных вне помещений системы 3G представляют собой альтернативу для беспроводных локальных сетей. Однако сети стандарта 802.11 продолжают повышать свои характеристики, которые и сейчас значительно превышают таковые систем 3G. Кроме того, стоимость развертывания беспроводной локальной сети намного ниже.

Однако беспроводные локальные сети не пригодны на обширных пространствах, поскольку требуют слишком развитой инфраструктуры. Таким образом, системы 3G и системы беспроводных локальных сетей дополняют одна другую.

Беспроводные глобальные сети на основе космических технологий

Помимо наземных систем сотовой связи средства для соединения пользователей через сеть на обширных пространствах предоставляют системы космического базирования. Спутники для вещательного телевидения и других коммуникаций используются уже несколько десятилетий. Но подключать абонентов к Internet спутниковые системы начали совсем недавно. Скорости передачи данных вполне приемлемые, при загрузке — до 1,5 Мбит/с. За счет размещения активных радиоповторителей на искусственных спутниках Земли можно обеспечить широковещание и связь типа "точка-точка" на больших участках земной поверхности.

В зависимости от решаемых задач спутники размещаются в различных точках геостационарной орбиты. Для обеспечения глобальной области действия необходимы, как минимум, три спутника. Однако для того чтобы уровень радиосигналов был примерно постоянным, спутников должно быть четыре. Это также дает некоторую свободу в их позиционировании.

Полоса частот от 450 МГц до 20 ГГц наиболее приемлема для каналов связи типа Земля-космос-Земля. При работе во всех частотных диапазонах для нисходящего канала используются низшие частоты спектра, поскольку к нему предъявляются строжайшие ограничения по мощности.

Особый интерес для линий передачи данных общего пользования представляет геостационарная орбита. Спутник, выведенный на эту орбиту, имеет период обращения 24 часа и высоту над поверхностью Земли около 35 880 км (22 300 миль). Он все время находится над одной и той же точкой экватора, поэтому наземному наблюдателю спутник кажется неподвижным.

Существует два способа обмена данными через спутник: односторонний (one-way) и двухсторонний (two-way).

Двухсторонний интернет подразумевает приём данных со спутника и отправку их обратно также через спутник. Этот способ является очень качественным, так как позволяет достигать больших скоростей при передаче и отправке, но он является

достаточно дорогим и требует получения лицензии на вещание (впрочем, последнее провайдер обычно берет на себя). Высокая стоимость двустороннего интернета оказывается полностью оправданной за счет в первую очередь намного более надежной связи. В отличие от одностороннего доступа, синхронный спутниковый интернет не нуждается ни в каких дополнительных ресурсах (не считая электропитания, конечно же).

Особенностью "двустороннего" спутникового доступа в Интернет является достаточная большая задержка на канале связи. Пока сигнал дойдет от абонента до спутника и от спутника до Центральной станции спутниковой связи - пройдёт около 250 мс. Столько же нужно на путешествие обратно. Плюс неизбежные задержки сигнала на обработке и на то, чтобы пройти "по Интернету". В результате время пинга на двустороннем спутниковом канале составляет около 600 мс и более. Это накладывает некоторую специфику на работу приложений через спутниковый Интернет и особенно печально для заядлых геймеров.

Оборудование

-DVB-карта (и вариации) — для декодирования спутникового сигнала;

-Спутниковая антенна («Тарелка»), кронштейн для крепления;

-Конвертер (Необходим для первичного декодирования сигнала).

NGN

Сначала попробуем разобраться, что такое телекоммуникационные системы сегодня и завтра. Если сформулировать коротко, телекоммуникационные системы – это системы связи для передачи и обработки 3 видов информации – телефонии (голос, аудиоданные), видео-трафика и данных. Это результат развития, слияния телефонных и компьютерных сетей (а как дополнение телевизионных сетей). Первоначально под термином телекоммуникации понимали в первую очередь телефонные системы. Еще достаточно недавно телефонные системы были аналоговыми, а коммутаторы телефонных станций электронно-механическими.

Революционным изменением в телефонных сетях был переход к цифровой телефонии. Аналоговый сигнал стал заменяться на цифровой, а телефонные сети стали походить на компьютерные сети (сети передачи данных). При этом для передачи телефонии использовались одни протоколы, а для передачи данных другие. Продолжалось постепенное сближение телефонных и компьютерных сетей. В компьютерных сетях значительную часть составлял аудио и видео (мультимедиа) трафик, телефонные компании стали предоставлять значительное количество дополнительных услуг, связанных с передачей данных. Появились первые протоколы, предназначенные для передачи как телефонии, так и данных. Первым таким серьезным проектом был протокол ISDN, который используется и в настоящее время, но в основном для передачи голоса. Далее был разработан протокол ATM, который явился результатом компромисса между требованиями специалистов телефонных и компьютерных сетей. В настоящее время в жесткой конкурентной борьбе (которую вели мировые производители компьютерной техники и программных продуктов) протокол ATM уступил стеку протоколов IP/MPLS.

Телекоммуникационные системы перешли на новый качественный уровень. Стал происходить переход от разнородных телекоммуникационных сетей, каждая из которых была предназначена для оказания узкого круга услуг, к мультисервисным сетям. В мультисервисных сетях уже оказывались услуги по передаче голоса, данных и видео, в них была осуществлена конвергенция мобильных и фиксированных сетей.

В 2004 году впервые трафик данных превзошел трафик телефонных разговоров.