Сравнительный анализ технологий сотовой связи

1. Мировые тенденции развития рынка телекоммуникаций Сегодня мобильная связь является одной из наиболее динамично развивающихся телекоммуникационных отраслей. Прогнозы показывают, что определяющей тенденцией будущего явится слияние мобильной связи с другими технологиями. Начавшийся процесс конвергенции услуг фиксированной и мобильной связи продолжается, охватывая все новые области, включая определение местоположения и мобильную коммерцию. В последние годы аналитики предсказывают еще более бурный рост пользователей услуг мобильной связи. Ожидается [Mohr W. "Impact of ACTS Frames Project on the International Stan-dardization of the UMTS Radio Interface". 5-й Бизнес-Форум "Мобильные системы-2000", 20-24 марта, М., 2000 т.2, с.48.], что к 2005г. мобильная связь превзойдет по числу пользователей тра-диционные проводные телефонные сети (рисунок 1).

Рисунок 1

Стремительный рост популярности Интернет и бурное развитие мобильной связи позволяет говорить в перспективе о слиянии двух технологий. Сегодня спрос на услуги доступа к ресурсам Интернет начинает доминировать над всеми другими. Трафик в сети Интернет удваива-ется каждые 100 дней [Shneyderman A. ғIP Based Mobile Networks, Architecture and Implementa-tion”. 5-й Бизнес-Форум «Мобильные системы-2000», 20-24 марта, М., 2000, т.2, с.38]. Количе-ство пользователей сети Интернет по всему миру выросло с 62 млн. в 1996г. до 179 млн. в 1999г., причем темпы роста продолжают увеличиваться и к 2005г. число пользователей достиг-нет 1 млрд. абонентов. Несмотря на ряд трудностей связанных с реализацией высокоскоростного доступа к Интернет с портативного терминала можно прогнозировать, что со временем эта услуга станет одной из основных в мобильной связи. Согласно отчету, выпущенному Cisco Systems и Yankee Group, переход на IP-сети к 2002 году приведет к 400% увеличению интернет-трафика и уменьшению конкурентоспособности телекоммуникационных компаний, предоставляющих услуги традиционной телефонной связи. В результате выживут лишь два типа операторов - те, кто предоставляет большое количество разнообразных услуг и узкоспециализированные, занимающие определенные ниши рынка. 2. Концептуальные основы сетей мобильной связи третьего поколения

Рисунок 2

Одним из наиболее грандиозных проектов конца ХХ века является концепция IMT-2000 (Рисунок 2). В ее основе лежит идея создания нового поколения семейства систем беспроводного доступа, сотовой и спутниковой связи. Ключевые требования, предъявляемые к стандартам семейства IMT-2000, - дешевые карманные терминалы, обеспечение глобального роуминга и универсальные решения для сетей разного класса (микросотовых, сотовых и спутниковых). Существование большого числа разобщенных мобильных сетей на фоне общей тенденции стран к экономической интеграции, требовало создание единого стандарта, способного обеспечить абонентам свободу перемещения и сохранение обслуживания в любой сети вне за-висимости от места ее развертывания. Связь всегда и везде Термин "связь всегда и везде" (Anywhere, Anytime) играет основополагающую роль в концепции IMT-2000 и подразумевает, что услуги связи должны быть доступны в любом месте на поверхности Земли и в любое время. Глобализация связи создает предпосылки, при которых пользователь может получить доступ ко всему спектру информационных услуг других сетей, распределенных по всей территории земного шара, т.е. независимо от окружающих условий. Согласно концепции UPT (Universal Personal Telecommunication – Универсальная Персональная Связь) каждому жителю Земли должен быть выдан персональный телефонный номер, по которому он мог бы войти в любую сеть связи, в любое время суток и в любом месте, где бы не находился. Единое информационное пространство В основе концепции построения IMT-2000 лежит принцип мобильного доступа ко всем ресурсам единого общемирового информационного пространства. На первом этапе мобильные терминалы получат доступ к фиксированным Web-узлам Интернет. На последующих этапах подвижные узлы радиосетей смогут выполнять функции Web-узлов и серверов Интернет, что обеспечит глобальную связность локальных ресурсов сотовых сетей и доступ к ним с любых типов абонентских устройств. Мобильный терминал В век информационных технологий мобильный телефон перестает быть просто средством голосовой связи, а становится мультимедийным абонентским устройством, способным передавать и принимать графические данные и видеоизображения. Такие терминалы должны конструироваться по модульному принципу с возможностью их модификации и гибкой комплектации в зависимости от требований пользователей. Предусматривается гибкая настройка терминала на разные стандарты радиосвязи и обеспечение работы терминала в различных операционных средах. Объединение сетей мобильной и фиксированной связи С проблемой организации роуменга тесно связана задача интеграции и конвергенции услуг фиксированной и мобильной связи, то есть реализация принципа "один человек – один номер". Не зависимо от выбора подхода оператора к осуществлению интеграции услуг фиксированной и мобильной связи, два фактора играют определяющую роль: преемственность поколений систем связи и оптимальная стратегия конвергенции. Чтобы выиграть у своих конкурентов, необходимо решить главную задачу – предоставлять широкой ассортимент услуг и по низкой цене.

Технологии радиодоступа сетей 3G ITU сделала попытку создание единого стандарта системы подвижной связи. В процессе перехода от этапа разработки концепции к конкретным проектам стало очевидным, что интересы различных международных и региональных организаций невозможно объединить в рамках единого стандарта. Из-за разногласий было принято как данность не один, а семейство стандартов и отказавшись тем самым от принципа глобального международного стандарта. В июне 1998г. в ITU поступило 10 предложений по проектам стандартов наземной связи, восемь из которых разработаны на базе технологии CDMA и два – на основе TDMA (таблица 1.).

Таблица 1

Огромный интерес к технологии CDMA вызван прежде всего: высокой помехоустойчивость (особенно к узкополосным помехам); эффективная работа приемных устройств в условии многолучевого распространения (т.к. длительность одного символа ШПС меньше разности времени прихода двух лучей, то при приеме возможно суммирование энергии разных лучей, что в итоге позволяет повысить отношение сигнал/шум); процедура мягкого переключения каналов (soft handover); эффективное использование частотного ресурса за счет использование в соседних сотах одних и тех же частот; отсутствие частотного планирования; конфиденциальность и защищенность от несанкционированного доступа; низкая излучаемая мощность. Для развития сетей 3-го поколения (3G), ITU приняла 5 технологий (таблица 2.).

Таблица 2

IMT-DS (IMT-2000 Direct Spread) – прямое расширение спектра (DS) по закону Голда в полосе частот около 5 МГц, тактовая частота последовательности 3,84 МГц, длина кадра 10 мс, 15 слотов в кадре, каждый 666,666 мкс, радиоинтерфейс поддерживает услуги в режимах коммутации каналов и пакетов; IMT-MC (IMT-2000 Multi Carrier) – удовлетворяет требованиям 3G и развитию стандарта TIA/EIA-95-В, поддерживает радиоканалы полосой N х 1,25 МГц (N = 1, 3, 6, 9, 12), прямое расширение спектра по коду Уолша, Лонга, тактовая частота последовательности N х 1,2288 МГц (N = 1, 3, 6, 9, 12), длина кадра и интервал перемежения 5, 10, 20, 40, 80 мс, вид модуляции BPSK, QPSK; IMT-TC (IMT-2000 Time-Code) – занимаемая полоса частот около 5МГц, тактовая часто-та последовательности 3,84 МГц; IMT-SC (IMT-2000 Single Carrier) – три направления развития на пути к 3G: 1) передача речи и данных по радиоканалам с разносом 30 кГц, как это предусмотрено стандартом IS-136+; 2) добавление несущих с разносом частот 200 кГц для передачи данных со скоростью 384 кбит/с (IS-136 HS Outdoor); 3) добавление несущей с полосой 1,6 МГц для передачи данных со скоростью до 2048 кбит/с в условиях малой подвижности (IS-136 HS Indoor). Объединение этих трех направлений представляет собой радиоинтерфейс IMT-SC; IMT-FT (IMT-2000 Frequency Time) – радиоинтерфейс для малой подвижности, скорость передачи: 1,152, 2,304, 3,456 Мбит/с; поддерживает симметричный и асимметричный режимы передачи данных; дальность связи от нескольких метров до нескольких километров. В настоящее время основными технологиями для сетей мобильной связи третьего поколения являются WCDMA и cdma2000, сравнительные характеристики cdma2000 и WCDMA приведены в таблице 3.