Мобильные системы связи третьего поколения

1. Мобільний зв'язок третього покоління.

Причини розробки систем мобільного зв'язку третього покоління

Одним з найбільш грандіозних проектів кінця XX століття є програма ІМТ-2000. У її основі лежить ідея створення нового сімейства систем рухомого зв'язку третього покоління (3G), що охоплює технології безпроводного доступу, наземної стільникового і супутникового зв'язку. Після ряду безуспішних спроб виробити і погодити однакові вимоги до систем 3-го покоління МСЭ вирішив підійти до цієї проблеми з інших позицій. Суть нової концепції складається в збереженні ідеї глобального роумінгу, але лише як ідеологічну основу для об'єднання існуючих аналогових і цифрових мереж із системами, що базується на новому сімействі стандартів 3-го покоління, що одержало позначення IFS (ІМТ-2000 Family of Systems). Прийнявши як даність не один, а сімейство стандартів і відмовивши тим самим від принципу глобального міжнародного стандарту, МСЭ активізував свої зусилля на їхнє гармонізації.

Концепція систем 3-го покоління націлена на створення умов для надання послуг мультимедіа, включаючи високошвидкісну передачу інформації, відео і мови, факсимільних повідомлень і даних будь-якому абоненту за допомогою мобільного термінала, що має єдиний номер. Вартість послуги повинна бути мінімальна при прийнятній якості і рівні безпеки. Головна мета розробки систем 3-го покоління – – задоволення потреби масового ринку в персональному зв'язку, і її досягнення буде залежати як від тарифів для мереж загального користування, так і від вартості абонентського термінала. Програма ІМТ-2000 базується на ряді ознак, що визначають принципи побудови систем 3-го покоління і їхню архітектуру. Уже на першому етапі розгортання вони повинні забезпечувати визначені значення швидкості передачі для різних ступенів мобільності абонента (тобто різних швидкостей його руху) у залежності від величини зони покриття:

• до 2,048 Мбіт/с при низькій мобільності (швидкість менше 3 км/год) і локальній зоні покриття;

• до 144 Кбіт/с при високій мобільності (до 120 км/год) і широкій зоні покриття;

• до 64 (144) Кбіт/с при глобальному покритті (супутниковий зв'язок).

Таблиця 1. Послуги систем 3-го покоління

Що ж стосується набору послуг, то він фактично наближається до наданого в мережах фіксованого зв'язку. Це і високошвидкісний доступ у Internet, і мультимедіа (табл. 1). Очевидно, що досягнення таких високих швидкостей при обмеженому частотному ресурсі і роботі в каналах із завмираннями зажадає розробки принципово нових підходів до побудови радіоінтерфейса. Архітектура систем майбутнього включає два основних елементи: мережну інфраструктуру (Access Network) і магістральні базові мережі (Core Network). Така структура забезпечує можливість нарощування інфраструктури шляхом послідовної модифікації її складених елементів, але щоб гарантувати роботу мереж у довгостроковій перспективі, необхідно пам'ятати про абонентську частину архітектури – термінали, що за рахунок змінюваної конфігурації повинні задовольняти вимогам багатьох стандартів.

Наземний рухомий зв'язок

У червні 1998 р. у МСЭ надійшло 10 пропозицій по проектах стандартів наземного зв'язку, вісім з який розроблені на базі технології CDMA і два – на основі TDMA (табл. 2). Проекти були заявлені від трьох великих регіонів світу – Північної Америки, Європи й Азіатсько-Тихоокеанського – і відбивають «національні» розходження в технологіях і шляхах переходу до систем рухомого зв'язку 3-го покоління.

Таблиця 2. Проекти стандартів сухопутного рухомого зв'язку

У Європі зуміли виробити єдину політику переходу до 3-му покоління, скоординувавши діяльність усіх європейських країн, у результаті чого кількість її проектів обмежилося двома: UTRA і DECT ЕР. Однак слід зазначити, що представлені в МСЭ проекти не вичерпують усіх можливих шляхів створення нових технологій. Так, у число заявлених стандартів не потрапили пропозиції по удосконалюванню GSM, що будуть розвиватися ETSI на базі нових технологій GSM-400, HSCSD, GPRS і EDGE. Але, на думку заявників, технології GPRS і EDGE являють собою усього лише платформу, зручну для впровадження послуг UMTS/IMT-2000. У США, на відміну від Європи, відмовилися від єдиної національної пропозиції і представили цілих чотири проекти, два з який підготовлені не інститутами по стандартизації типу ANSI чи ТІА, а промисловими фірмами Qualcomm і Ericsson (Північно-Американським відділенням) і можуть «по суті» вважатися корпоративними.

Фактично, пропозиції США означають три шляхи розвитку для 3G-систем. Перший з них заснований на подальшому удосконалюванні технології TDMA*/AMPS, що одержала широкий розвиток не тільки в США, але й у світі. Цей стандарт припускає використання мобільних терміналів з мовним кодеком VSELP (8 кбіт/с), пакетну передачу даних CDPD (19,2 кбіт/с), передачу коротких повідомлень (SMS), факсимільну передачу (група G3) і т.п. Концепція побудови системи 3-го покоління на базі стандарту IS-136 викладена в проекті стандарту UWC-136 RTT, запропонованому технічним підкомітетом TR-45.3 (США). Даний проект припускає удосконалювання стандарту TDMA у три етапи, причому на кожнім будуть використовуватися три різних типи радіочастотних каналів: IS-136+ (без розширення смуги каналу 30 кГц), IS-136 HS (Outdoor/Vehicular) із шириною смуги каналу 200 кГц і IS-136 HS (Indoor Office) із шириною смуги каналу 1,6 Мгц. Другий проект пропонує поступово нарощувати пропускну здатність системи cdmaOne**, переходячи від існуючої інфраструктури до технології cdma2000.

Що ж стосується двох інших пропозицій США – WCDMA NA (T1P1, США) і WIMS (TR-46.1), – то вони практично цілком збігаються з пропозиціями від Європи (UTRA) і Японії (WCDMA) і в процесі подальшого розгляду злилися в єдиний проект.

Інша особливість національного підходу США до проблеми 3-го покоління – зовсім відмінний від інших країн принцип розподілу частотного ресурсу. Частотне регулювання в США здійснюється за рахунок закріплення за операторами смуг частот, розпроданих з аукціону. Той, хто заплатив гроші, має повну волю у виборі типу використовуваного стандарту і термінів реалізації проекту.

Величезний ринковий потенціал Азіатсько-Тихоокеанського регіону з урахуванням великої чисельності населення став вирішальним фактором у визначенні стратегії розвитку мобільного зв'язку 3-го покоління. На цій території, віднесеної Регламентом радіозв'язку до Району 3, активну позицію займають кілька країн, у числі яких Японія, Корея, Китай і Малайзія, їхньої пропозиції по програмі ІМТ-2000 переконливо свідчать про прагнення цих країн до світового лідерства в масовому застосуванні новітніх технологій зв'язку. Незважаючи на те що кожна з них має свої національні особливості переходу до систем 3-го покоління, загальною рисою проектів є зсув акцентів убік власних виробників устаткування.

Південна Корея з 1991 р. активно бере участь у розробках і впровадженні мереж CDMA. Для неї міжнародні стандарти мобільного зв'язку, і насамперед майбутні стандарти ІМТ-2000, особливо важливі, тому що південнокорейські гіганти Samsung і Hyundai давно і послідовно реалізують свої плани скорення світового ринку. Виходячи з цього в її проектах головний упор був зроблений на виробництво устаткування CDMA. Усі ці фактори визначили загальну основу двох радикально розрізняються проектів стандартів для ІМТ-2000, що надійшли від цієї країни.

У Китаї орієнтуються на технологію GSM. Тому його проект заснований на використанні комбінованого методу доступу і сполученні технологій TDMA і CDMA.

Стратегії переходу до 3G-систем

У рамках концепції ІМТ-2000 припустимі дві стратегії переходу до 3G-системам: поступове (еволюційне) і «одномоментное» (революційне). Розглянемо ті переваги і недоліки, що таїть кожна з них (табл. 3).

Таблиця 3. Дві стратегії впровадження послуг 3-го покоління

мобільного зв'язку

Революція припускає упровадження всіх новітніх технологій і нових інтерфейсів, однак передбачає повну заміну існуючого устаткування і ПО, що сполучено з великими капітальними витратами і визначеним комерційним ризиком. Для відпрацьовування даної стратегії в різних районах світу вже створюються експериментальні мережі.

Один з найважливіших ознак, що принципово розділяють два підходи, – спосіб освоєння частотного ресурсу. При революційному сценарії потрібно новий частотний ресурс. Японія і Європа мають намір піти цим шляхом і виділити для систем 3-го покоління «індивідуальні» смуги радіочастот . Підхід у США абсолютно інший – там спектр, виділений для ІМТ-2000, уже зайнятий службою PCS і 3G-системи будуть працювати в старих смугах частот разом з існуючими мережами стандартів TDMA/AMPS. Еволюційне упровадження вимагає менших капітальних витрат і припускає плавну заміну устаткування в залежності від попиту на конкретні види послуг. Такий підхід дозволяє максимально використовувати існуючу інфраструктуру мережі зв'язку, упроваджуючи нові мережні елементи в процесі послідовної модернізації.

Прихильники двох найбільш масових технологій 2-го покоління -TDMA/AMPS і GSM – стали прихильниками еволюційного шляху розвитку. Сьогодні ці системи мають обмежені можливості по нарощуванню пропускної здатності і видам послуг у рамках виділеного частотного діапазону. Ріст їхньої ємності без додаткового розширення радіочастотного спектра можливий лише за рахунок переходу на напівшвидкісні канали (GSM), уведення багатосекторних антен чи використання спектрально-ефективних методів модуляції (8PSK і ін.).

Єдність і боротьба протилежностей

 У боротьбі за лідерство при прийнятті світових стандартів 3-го покоління утворилися два табори, що оформилися у виді двох партнерських об'єднань: 3GPP і 3GPP2.

Страницы: 1, 2