Перспективы развития систем мобильной связи третьего поколения

Линия, разделяющая первые два поколения мобильной связи, весьма отчетлива: стандарты первого поколения (NMT-450, NMT-900,AMPS и т.д.) были аналоговыми тогда как появившиеся в первой половине 1990 –х годов системы второго поколения (GSM, D-AMPS и т.д.) воплотили многие потенциальные преимущества цифровой передачи сообщений (эффективное сжатие данных, помехоустойчивое кодирование, простота реконфигурирования, технологичность и стабильность аппаратных средств и т.д.), найдя более рациональные варианты утилизации отводившихся прежде аналоговым системам диапазонов частот.

Третье поколение ( third generation – 3G) мобильных сетей стало рассматриваться как поколение универсальных сетей, обеспечивающий высокоскоростной обмен данными, не ограничивающими перемещение потребителя, и поддерживающих в любой точке пространства качество услуг на уровне стационарной сети.

В рамках стандартов сотовых сетей второго поколения данная концепция неосуществима, прежде всего из-за низких скоростей передачи данных – 9,6 или 14, 4 кбит/с, которые являются очень малыми значениями для передачи мультимедийной информации. Сообществом GSM сделаны попытки приблизить стандарт второго поколения к новым требованиям (так называемое поколение 2,5 – 2,5 G), что характеризуется тремя основными дополнениями к базовому стандарту:

1. HSCSD – high speed circuit-switched data – высокоскоростной обмен данными состоит в предоставлении одному пользователю нескольких слотов в кадре, что увеличивает скорость передачи информации в соответствующее число раз.

2. GPRS- general packet radio service - предусматривает организацию специального канала пакетной передачи со скоростями до 115 кбит/с ( но без помехоустойчивого кодирования).

3. EDGE – enhanced data rates for global evolution – подразумевает введение, наряду с гауссовской МЧМ добавочного модуляционного формата: восьмеричной ФМ, утраивающей скорость передачи в рамках фиксированного частотного ресурса.

Однако переходный характер подобной модернизации очевиден: максимизация скорости означает предоставление всего имеющегося ресурса связи единственному потребителю, а ухудшение качества связи, сопутствующее применению ФМ8 и отказу от канального кодирования, резко ограничит зону обслуживания БС. Поэтому идет интенсивная работа по подготовке стандарта мобильной связи, откликающегося на вызовы ХХI века.

Субъекты разработки стандартов третьего поколения:

1. Международный телекоммуникационных союз ITU

2. Европейский союз телекоммуникационных стандартов ETSI

3. Ассоциации радиопромышленников США (TIA) и Японии (ARIB)

4. Ведущие производители мобильных систем ( компании Nokia, Qualcomm, Eriksson, Motorola).

Первоначальный энтузиазм по поводу грядущего единого всемирного стандарта быстро иссяк, когда вскрылись истинные масштабы разногласий, разделяющие потенциальных партнеров:

1.Несоответствие распределений частот в разных странах затрудняет стандартизацию частотных диапазонов и выработку единой системной концепции

2. Ведущие корпорации производители хотели бы максимально сгладить производственные проблемы, неизбежно сопровождающие переход на новые технологии и соблюсти преемственность между 2G и 3G стандартами.

В результате гармонизации подходов соглашающихся сторон в основу концепции 3G легла трактовка, допускающая существование под общим флагом 3G стандарта параллельных спецификаций, отражающих корпоративные точки зрения при едином понимании новых задач мобильной связи и унификации некоторых наиболее весомых системных показателей, а именно:

1. Скорость передачи данных до 2 Мбит/с в пределах полосы не более 5 МГц

2. Возможность варьирования скорости в широком диапазоне в зависимости от характера передаваемых данных

3. Возможность мультиплексной передачи в рамках одного контакта данных разнообразного содержания ( речь, мультимедиа, пакеты и т.п.)

4. Сосуществование систем 2G и 3G и возможность эстафетной передачи между ними с целью расширения зон покрытия и выравнивания трафика

5. Поддержка асимметричного режима работы когда линия «вниз» имеет значительно более напряженный трафик ( например, при поиске информации в Internet) по сравнению с линией «вверх»

6. Максимальная гибкость сетевого оборудования и возможность построения на его основе «набора инструментов (toolbox)

7. Доступность мобилизации наиболее современных резервов улучшения качества связи (адаптация к условиям распространения, пространственная селекция терминала – smart – антенны, многопользовательские –multiuser –приемнки и т.д.)

К середине 2002 г. лидирующие позиции закрепились за двумя проектами, общей платформой которых является технология кодового разделения CDMA. Первый из них – UMTS (Universal Mobile Telеcommunication System) является продуктом кооперации Евросоюза ( в лице ETSI) и Японии (ARIB). Хотя радиоинтерфейс UMTS, получивший название UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network) основан на кодовом разделении и практически не имеет ничего общего с физическим уровнем GSM, на сетевом уровне этот стандарт целиком опирается на «готовую» инфраструктуру GSM. Поэтому он особенно выгоден фирмам –поставщикам оборудования GSM, ряд из которых (Nokia, Eriksson) принимал непосредственное участие в его разработке. Для завершения работы над спецификацией стандарта создано организационное ядро 3GPP(3G Partnership Project), название которого часто используется как синоним названия самого проекта UMTS.

Второй проект, известный под именем cdma2000, является максимально преемственным по отношению к cdmaone и продвигается компаниями Qualcomm, Lusent, Motorola – основными поставщиками и операторами действующих CDMA-систем. Процесс доводки этого стандарта также интернационализирован и контролируется органом, называемым 3GPP2.