В каком году появился 4g
22 сентября 2010 года Samsung Electronics выпустила телефон с поддержкой LTE. В это же время, в США оператор связи MetroPCS заявил, что открывает доступ к сетям нового поколения. Компания Samsung занималась разработкой и созданием оборудования для развития сетей. И она же сделала первый телефон для работы в LTE-сетях MetroPCS с названием Samsung Craft SCH-R900. На момент создания LTE-сеть была развёрнута только в одной точке земного шара, в Лас-Вегасе, сейчас же они уже распространились повсеместно. Сам смартфон был не особо примечательным. AMOLED-дисплей с диагональю 3,3 дюйма, выдвижная QWERTY-клавиатура, камера 3,2 мегапикселя, Bluetooth, GPS, поддержка microSD карт и даже комплектная карточка на 2 Гбайт с записанным фильмом Звёздный путь. На старте модель стоила $299 и не особо отличалась от конкурентов, разве что те были без LTE-модуля.
Samsung Craft SCH-r900
22 сентября 2006 года запущен спутник Хинодэ для исследований в области физики Солнца. В космос японский аппарат отправился с космодрома Утиноура с помощью ракеты-носителя M-V. Его название «Hinode» переводится с японского как «Рассвет». Вместе с ним на орбиту вывели ещё две нагрузки: радиолюбительский спутник HITSAT и солнечный пару SSSAT. Хинодэ стал продолжением миссии японского спутника Solar-A, который запустили ещё в 1991 году. Основной задачей нового аппарата стали высокоточные измерения магнитного поля Солнца, исследование светимости, изучение энерегентики солнечного ветра, а также исследование процессоров, которые порождают ультрафиолетовое и рентгеновское излучение. Программа спутника была рассчитана на 3 года, но он и по сей день находится на орбите и помогает в изучении магнитных полей и активности солнечных пятен.
Японский спутник Hinode
К 22 сентября 2014 года Apple продала более 10 млн новых iPhone за три дня. Продажи iPhone 6 и iPhone 6 Plus превзошли даже ожидания Apple. Старт состоялся 19 сентября лишь в нескольких странах мира, и за первые выходные было продано 10 миллионов смартфонов. Тим Кук заявил, что могли бы продать и больше, но спрос превышал предложение и все запасы быстро кончились.
К тому же скорость передачи данных внутри GSM не превышает 9,6 кбит/с, что не позволяет передачу более высококачественного звука, видео.
Стандарт 3G был разработан Международным союзом электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) и носит название IMT 2000 (International Mobile Telecommunications 2000). Под этой аббревиатурой объединены пять стандартов, и только некоторые из них обеспечивают полное покрытие в различных диапазонах, поэтому фактически только они могут рассматриваться в качестве полноценных 3G решений.
Используются три основных стандарта 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service), CDMA2000 и WCDMA (Wide CDMA). Все они настроены на пакетную передачу данных и, соответственно, на работу с цифровыми компьютерными сетями, включая Интернет.
Сеть мобильной связи третьего поколения, благодаря высокой скорости передачи данных, позволяет осуществлять видеозвонки (когда собеседники видят друг друга на экранах мобильных телефонов), реализовывать различные мультимедийные сервисы, требующие высокую скорость передачи данных, а также предоставляет высокоскоростной доступ к интернету, в любой точке, где есть 3G сеть, что позволяет забыть о привязке к проводной точке доступа к интернету (дома или в офисе).
Для реализации систем третьего поколения разработаны рекомендации по глобальным унифицированным стандартам мобильной связи: обеспечение качества передачи речи, сравнимого с качеством передачи в проводных сетях связи; обеспечение безопасности, сравнимой с безопасностью в проводных сетях; обеспечение национального и международного роуминга; поддержка нескольких местных и международных операторов; эффективное использование спектра частот; пакетная и канальная коммутация; поддержка многоуровневых сотовых структур; взаимодействие с системами спутниковой связи; поэтапное наращивание скорости передачи данных вплоть до 2 Мбит/с.
В регионах России сеть 3G представлена фрагментарно, в Москве ее покрытие ограничивается несколькими торговыми и офисными центрами.
К связи четвертого поколения (4G), как правило, относят технологии, которые позволяют передавать данные в сотовых сетях со скоростью выше 100 Мбит/сек.
Сети 4G на основе стандарта LTE способны работать практически по всей ширине спектра частот от 700 МГц до 2,7 ГГц.
LTE обеспечивает теоретическую пиковую скорость передачи данных до 326,4 Мбит/с от базовой станции к пользователю и до 172,8 Мбит/с в обратном направлении.
Технология Long Term Evolution, как ожидается, приведет к появлению качественно новых мобильных сервисов: пользователи смогут в режиме реального времени получать видео высокого качества, работать с интерактивными службами и пр.
В апреле 2009 года сеть LTE показала Motorola на выставке CTIA Wireless. В мае шведский оператор Telia продемонстрировал первый в мире участок сети сотовой связи, построенный по технологии LTE. Над созданием таких сетей работают Verizon, Bell и Telus.
В широком понимании к 4G относят также технологии беспроводной передачи интернет-данных Wi-Fi (скоростные варианты этого стандарта) и WiMAX (в теории скорость может превышать 1 Гбит/сек).
Этот стандарт был разработан корпорацией Intel, крупнейшим мировым производителем микрочипов. Соответственно, WiMAX-чипами будут в первую очередь комплектовать ноутбуки. Скорей всего, со временем WiMAX вытеснит Wi-Fi, так как Wi-Fi действует в радиусе нескольких метров от точки доступа, у мобильного WiMAX покрытие существенно больше. И кроме того, он позволяет абоненту, если тот перемещается со скоростью до 120 км/ч, переключаться между станциями.
Начало 90-х годов. Россия, холодный Мурманск. В уютном баре гостиницы «Арктика» финские рыбаки хвастаются диковинкой — телефонной трубкой без проводов, да еще и с кнопками вместо наборного диска! И даже с экраном, чем-то здорово напоминающим советские электронные хиты «Ну, погоди!» и «Тайны океана».
Давно ли это было? Каких-то двадцать лет назад. «Настоящий» сотовый телефон стандарта NMT впервые оттранслировал русскую речь в 1987 году. Первым советским пользователем мобильной связи стал Михаил Горбачев. Но по-настоящему массовой сотовая связь стала лишь к началу третьего тысячелетия, когда даже студенты (не путать с бездельниками) смогли позволить себе телефон и умеренный тарифный план. За это время мобильная связь успела шагнуть с первого поколения до третьего: первая UMTS-сеть заработала в 2001 году в Японии.
Летом 2010 года внимание общественности захватили скандалы, связанные с распределением лицензий на частоты для развертывания сетей LTE. Как сказал бы Винни-Пух, это ж-ж-ж неспроста. Переход на новые технологии сулит существенное увеличение скоростей передачи данных, а также — емкости сети. И, как следствие, удешевит обслуживание. В общем, выведет конкуренцию на новый виток. Почему именно LTE, а не WiMAX или продвинутые версии сетей третьего поколения? Вот об этом мы сейчас и поговорим.
Классификация и разбиение зоопарка технологий сотовой связи на поколения вызывает массу споров даже в серьезной литературе. Кто-то вводит компромиссные доли (поколение 2,5 или даже 2,75), кто-то авторитарно помещает технологию в ту или иную ступень.
В чем большинство классификаторов сходятся, так это в делах давно свершившихся. С первым поколением (1G) определенность очевидна: это аналоговые NMT и AMPS, а также несколько местечковых стандартов, некоторые из которых живы и по сей день. Характерная особенность технологий первого поколения — использование цифрового канала только для служебного «общения» аппаратов с базовыми станциями. Передача голоса осуществляется в открытом виде, с использованием FM-модуляции, по сути мало чем отличаясь от иногда выделяемых в отдельное поколение (0G) радиотелефонов.
В России первая сеть NMT («Дельта-Телеком») была торжественно открыта в сентябре 1991 года, и, без особой помпы, закрыта 1 марта 2005 года.
Технологии второго поколения (2G) не столь однозначны. Передача голоса, в отличие от первого поколения, осуществляется через шифрованный цифровой канал. Но организация разделения общего ресурса, суть частотного диапазона, разбила мир на два крупных лагеря: GSM и IS-95 (читателям, скорее всего, известным под обобщенным названием CDMA). Последний стандарт разработан позднее, и в техническом плане куда более современен. В силу разных причин бизнес-характера, сети IS-95 не получили широкого распространения в России. Да и в мировом масштабе GSM-сети имели несколько лет форы. За это время операторами было закуплено такое количество оборудования, что переход на несовместимые стандарты на базе CDMA был попросту нерентабелен. Все это продлило жизнь GSM на долгие годы.
Отсюда и тяжелые муки при рождении третьего поколения, 3G. Возмужавшие и окрепшие сторонники GSM организовали группу 3GPP (3rd Generation Partnership Project). В противовес им адепты IS-95 (из Японии, Китая, Кореи, США и Канады) составили рабочую группу со скромным названием 3GPP2. Несмотря на схожесть наименований, общего у этих двух организаций только соответствие формальным требованиям к сотовым сетям третьего поколения. Которые, в свою очередь, приняты еще одним объединением, в этот раз уже мирового масштаба: Международным Союзом Электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) под эгидой ООН. Спецификация IMT-2000 регламентирует пиковые значения скорости передачи данных, при которых ту или иную технологию разрешается относить к третьему поколению.
Разумеется, одним прыжком пропасть между CSD (та самая «передача данных», тарифицировавшаяся поминутно, которую неопытные пользователи часто путали с GPRS) и 3G преодолеть не получилось. Что и привело к различным промежуточным решениям. Для удобства сопоставления их часто называют 2,5G: HSCSD (тот же поминутный «канал данных», только чуток быстрее), ECSD (еще более быстрый «канал данных»), GPRS и его «разогнанный» вариант EGPRS. Для простоты понимания ECSD и EGPRS объединяли под термином EDGE. Главным достоинством этих промежуточным схем была полная обратная совместимость с обычными сетями GSM. Голосовая связь оставалась и вовсе без изменений.
В сетях третьего поколения конкурирующие 3GPP и 3GPP2 совершили неожиданный оверштаг. Первая группа сделала реверанс в сторону CDMA в виде технологии UMTS. Вторая же презентовала EV-DO, базирующуюся на TDMA. В обоих случаях оставлена совместимость с клиентским оборудованием предыдущего (2G) поколения.
Технологию UMTS называют официальным преемником GSM. Это подчеркивается и альтернативным названием 3GSM. Однако для абонентских устройств UMTS не имеет ничего общего с GSM: используются другие частоты и другой метод разделения каналов. Иными словами, GSM-терминал с поддержкой UMTS по сути содержит два независимых модуля.
Исходная версия UMTS продержалась на плаву почти четыре года. В 2005 последовал очередной виток эволюции, на этот раз в несимметричном виде: HSDPA (high-speed downlink packet access), с увеличенной до 7,2 Мбит/c скоростью нисходящего потока. Справедливость была почти восстановлена через два года, с появлением HSUPA, но следующая итерация HSPA+ вернула асимметрию: до 42 Мбит/с в нисходящий канал и до 11 Мбит/c в обратном направлении. Перечисленные технологии не нарушали совместимости со старым оборудованием. Отсюда и принадлежность к третьему поколению. В некоторых документах HS-технологии выделяют в отдельную категорию 3,5G. Встретите подобное название — не удивляйтесь.
В стане CDMA2000 развитие шло аналогичным путем, но с чуть меньшим размахом как по размерам абонентской базы (по усредненным оценкам, на каждого абонента CDMA2000 приходится три пользователя UMTS), так и по скорости работы.На пороге
Если взглянуть на развитие технологий мобильной связи, можно заметить довольно простую закономерность: каждые 10 лет происходит смена поколений. На дворе 2010 год, приходит время 4G. И действительно, еще в 2008 году Международный союз электросвязи (IMT) представил требования IMT-Advanced, соответствие которым и определяет формальную принадлежность технологии четвертому поколению. Ключевым пунктом данной спецификации является возможность, пусть хоть и теоретическая, передачи данных на скорости в 1 Гбит/c на фиксированный терминал и до 100 Мбит/c на мобильный.
Тяжеловесная межгосударственная структура слегка опаздывает за прогрессом. Или, вернее, разработчики новых систем связи торопят события в попытках одержать маркетинговую победу. Как бы то ни было, несмотря на распространенное заблуждение, технологии LTE и WiMAX в их нынешнем виде не удовлетворяют требованиям IMT-Advanced. А значит, сетями 4G формально не являются.
Не будем укорять производителей, поторопившихся с наименованиями. Отметим лишь, что все продающиеся на данный момент устройства и сети в коммерческой эксплуатации в действительности принадлежат к переходному поколению. «Настоящий» 4G следует ожидать не раньше 2011 года в виде LTE Advanced или 802.16m.
Ключевой причиной, побудившей разработчиков LTE и WiMAX записать технологии в четвертое поколение, стала полная несовместимость с существующими абонентскими устройствами. Монетка зависла в воздухе: уже не 3G, но еще и не 4G. Путь к светлому будущему
Поддержка очередного «прорыва» в мобильной связи всегда оборачивается необходимостью обновления как абонентских устройств, так и инфраструктуры сотового оператора. Состояние карманов пользователя обычно не очень волнует промоутеров новых технологий. А вот стоимость оборудования операторов напрямую влияет на успешность внедрения. Именно поэтому некоторые технологии подчеркнуто называют «совместимыми»: так, среди преимуществ UMTS постоянно упоминается совместимость с GSM. Пользователя это не спасает от необходимости покупки нового терминала. Зато больше шансов, что оператор быстрее развернет новые сервисы. С высокой долей уверенности можно предположить, что подавляющее большинство читателей не интересуется затратами операторов. Поэтому в статье инфраструктурной стороне новых технологий уделяется мало внимания. WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)
Пока операторы сотовой связи корпели над внедрением 3G, «околокомпьютерные» компании, возглавляемые Intel, объединились в организацию, в 2001 году получившую название WiMAX Forum. Их целью стала разработка стандарта высокоскоростной беспроводной связи. В апреле 2002 года IEEE выпускает спецификацию 802.16, модификации которой нынче известны под общим названием WiMAX.
Первоначально, в 2004 году, WiMAX существовал только в варианте для терминалов с малой мобильностью: стационарных модемов, ноутбуков и прочих неподвижных предметов. Ветка стандарта получила индекс 802.16d. Нельзя сказать, чтобы проект пользовался оглушительным успехом. Но свою нишу, в основном в виде замены проводных DSL-технологий, захватил. Пиковая пропускная способность fixed WiMAX составляет 75 Мбит/c при условии, что для вещания свободны все определенные стандартом 192 диапазона шириной 20 МГц каждый. Радиус действия одной базовой станции не превышает 10 километров.
Стандарты WiMAX описывают специальные механизмы планирования обмена данными между базовыми станциями и абонентскими терминалами. Это дает возможность реализации гарантий качества обслуживания (QoS). Которые, в свою очередь, необходимы для обеспечения голосовой и видеосвязи, очень чувствительных к задержкам при передаче сигнала, но допускающих пропуски пакетов. В этом WiMAX очень отличается от 802.11 (Wi-Fi), где вещание организовано по аналогии с Ethernet.
В 2005 году вышла спецификация 802.16e. Этот вариант получил заметно большую поддержку. В настоящее время под WiMAX зачастую понимают именно мобильную спецификацию. В отличие от предыдущей версии, стандарт разрешает перемещение терминалов на скорости до 120 км/ч без разрыва соединения. Как и в сетях сотовой связи, абонент «передается» от одной базовой станции к другой (handover). Нашлось место и для букета непростых технологий, еще несколько лет назад остававшихся привилегией военных (SOFDMA, MIMO, HARQ).
Эти нововведения фактически закрыли путь к эволюции фиксированных сетей WiMAX в мобильные. Иными словами, провайдер не сможет использовать одни и те же частоты для разных версий стандарта. Лицензировать разные диапазоны — удовольствие дорогое, а в России еще и сложнодостижимое. Поэтому большинство компаний предпочли развернуть более современные сети мобильного WiMAX. Кстати, несмотря на общий префикс Wi* в наименованиях WiMAX и Wi-Fi, а также принадлежность к единому семейству IEEE 802, стандарты решают разные задачи. Ключевое различие — «дальнобойность». В случае с WiMAX, до десяти километров в фиксированной и до пяти километров в — мобильной версии.
Сам стандарт по большому счету регламентирует только доставку данных до абонентских терминалов. Этим он сильно отличается от комплексных решений, которые предлагает 3GPP. Что и предопределило неудачу 802.16 у операторов мобильной связи: внедрение новой технологии потребовало бы огромных затрат на интеграцию с существующими сервисами.
В итоге внедрением WiMAX занялись совсем другие компании. Так, в России в 2008 году первую сеть WiMAX в коммерческую эксплуатацию запустила компания «Скартел» (под брендом Yota). Строительством сетей также занялись «Синтерра» (в настоящее время поглощена «МегаФоном»), «Комстар» (ныне принадлежащий группе компаний МТС) и другие компании масштабом поменьше. «Вымпелком» (бренд «Билайн») сделал самостоятельный рывок в эту сторону, но, не получив лицензий, отказался от развития сетей WiMAX, мотивировав свое решение отсутствием перспектив. «Я думаю, у WiMAX нет будущего», — заявил Владимир Рябоконь, вице-президент компании.
Похоже, подобного мнения придерживаются и другие компании. Так, в планах «Скартела» значится переход на… LTE! Можно ли это назвать официальным признанием преимуществ LTE над WiMAX? Да, безусловно. Значит ли это, что WiMAX исчезнет? Отнюдь: обновление 802.16m сулит большие перспективы.LTE (Long Term Evolution)
Проект LTE был начат в 2004 году, задолго до публикации IMT-Advanced. Разработка велась группой 3GPP, но с непосредственным участием конкурентов-союзников из стана CDMA. Отсюда и требования к совместимости: абонентский терминал, имея соответствующую аппаратную и программную поддержку, может бесшовно переходить из сети LTE как в UMTS, так и в CDMA2000, WiMAX, и даже в старые сети GSM или IS-95! Первоначально группа 3GPP2 хотела предложить свой, конкурирующий стандарт UMB (он же EV-DO Rev. C). Но в 2008 году основной спонсор проекта, компания Qualcomm, решила влиться в группу разработчиков LTE, отказавшись от UMB.
По данным Ced Magazine, 2010 год.
В сетях третьего поколения голосовой трафик уступает передаче данных. Отсюда и направление развития: увеличение пропускной способности и емкости сети, уменьшение времени отклика. При проектировании LTE использовался как богатый опыт провайдеров мобильной связи, так и знание недостатков WiMAX.
В отличие от WiMAX, LTE базируется на существующей инфраструктуре. Организация «последней мили» (eUTRAN, evolved UMTS terrestrial radio access network) эксплуатирует большинство удачных находок WiMAX: методы мультиплексирования для нисходящего трафика, способы модуляции, запрос повторов (HARQ), применение нескольких приемопередатчиков (MIMO), формирование адаптивной диаграммы направленности. Но изначальная направленность LTE на мобильное применение оказало существенное влияние на разработку. Так, в отличие от WiMAX, для организации восходящего (от абонента к базовой станции) канала используется упрощенный вариант мультиплексирования (SCFDMA). Снижение пропускной способности в данном случае оправдано значительно меньшей стоимостью, и, что еще важнее, расходом электроэнергии.
Другой важной частью спецификации LTE является инфраструктура. Группа 3GPP предлагает системную архитектуру ядра сети (SAE, System Architecture Evolution). Эволюционность в данном случае подразумевает совместимость новых наработок с существующей инфраструктурой провайдеров мобильной связи. По сути, SAE представляет собой апгрейд ядра сети GPRS. Разработка устройств и программного обеспечения к ним также упрощается за счет полного перехода на протокол IP. Тот самый, «компьютерный». При этом исчезает архаичная схема коммутации каналов — весь трафик, в том числе голосовой, передается посредством VoIP. Разумеется, с соответствующими многоуровневыми гарантиями (QoS). Для обеспечения требований к производительности (потенциально, архитектура способна нести нагрузки LTE Advanced) и времени отклика, базовые станции сети получат новые высокоскоростные интерфейсы, а также будут наделены существенно большими полномочиями, в значительной мере выполняя функции контроллеров радиосети (RNC, radio network controller).
На иллюстрации изображены компоненты 2G-сетей, которые будут заменены или дополнены новыми технологиями: WiMAX/LTE работают с радиочастью, SAE дополняет традиционную архитектуру провайдера.
Группа 3GPP учла интересы многих сторон при создании этой архитектуры. SAE поддерживает мобильность абонентов между разными радиосетями, включая разработанные группами 3GPP2 и WiMAX Forum. Ничего удивительного, что «Скартел» осуществил попытку запуска LTE.
Традиционно, внедрение любой технологии в области радиосвязи в России протекает очень медленно. И дело тут вовсе не в неготовности рынка принять новинки. Быстрый и недорогой беспроводной интернет с хорошим покрытием сети — гарантированный хит продаж! Это понимают как операторы «Большой тройки», так и чиновники Государственной комиссии по радиочастотам. Попытка монополизации частотного ресурса для LTE невесть откуда появившейся компанией «Основа Телеком» приобрела скандальную известность. Остается лишь надеяться, что подобный трюк не пройдет и лицензии получат хотя бы крупные операторы. Иначе, при отсутствии конкуренции, дешевого LTE россиянам не видать — строить с нуля сеть не только очень дорого, но еще и долго.
Лазейка неожиданно нашлась у компании «Скартел»: условиям лицензий, полученных для реализации сетей WiMAX, удовлетворяет и LTE! Не в последнюю очередь благодаря схожести организации радиообмена. На радостях, «Скартел» громко заявил о своих намерениях открыть LTE-сети в пяти крупнейших городах России. Но государственные традиции нарушать нельзя: Роскомнадзор приостановил действие лицензий компании «Скартел». Последовали долгие судебные препирательства, продолжающиеся и по сей день.
Куда расторопнее оказались наши соседи по СНГ. 28 июля 2010 года компания МТС запустила сеть LTE в Узбекистане. Дочка «Вымпелкома» (КаР-Тел) преуспела в Казахстане: сеть в Алма-Аты в тестовом режиме была запущена 27 октября. Выводы
Итог прост: если вы живете в России и пропускной способности сетей 3G вам не хватает, — это прямая дорога к Yota. Вспомните, сколько лет прошло от запуска первой UMTS-сети в Японии до начала эксплуатации технологии в России. Неизвестно, стоит ли ждать более быстрой реакции бюрократического аппарата. Но если в стране вашего проживания развитию LTE-сетей подобные сложности не мешают, стоит предпочесть именно эту технологию. В силу меньшей стоимости внедрения ее предпочтет большинство крупных компаний.
А сети и терминалы четвертого поколения пока не готовы. «Я говорю, анисовой, к сожалению, нет. Столичная!» Выбирайте, WiMAX или LTE. Здравы будем, бояре!
Содержание
Происхождение и определение понятия
В марте 2008 года сектор радиосвязи Международного союза электросвязи (ITU-R) определил ряд требований для стандарта международной подвижной беспроводной широкополосной связи 4G, получившего название спецификаций International Mobile Telecommunications Advanced (IMT-Advanced), в частности установив требования к скорости передачи данных для обслуживания абонентов: скорость 100 Мбит/с должна предоставляться высокоподвижным абонентам (например, поездам и автомобилям), а абонентам с небольшой подвижностью (например пешеходам и фиксированным абонентам)должна предоставляться скорость 1 Гбит/с [2] .
Так как первые версии мобильного WiMAX и LTE поддерживают скорости значительно меньше 1 Гбит/с, их нельзя назвать технологиями, соответствующими IMT-Advanced, хотя они часто упоминаются поставщиками услуг, как технологии 4G. 6 декабря 2010 года союз ITU-R признал, что эти две технологии, так же как и другие технологии, выходящие за рамки 3G, хоть и не подпадают под требования IMT-Advanced, вполне могут считаться сетями 4G, если представляют собой версии технологий, предшествующие версиям тех же технологий, попадающим под требования IMT-Advanced [3] .
Технологиям Mobile WiMAX Release 2 (также известным как WirelessMAN-Advanced, или IEEE 802.16m) и LTE Advanced (LTE-A) было присвоено официальное обозначение IMT-Advanced, что позволило их квалифицировать в качестве подлинных технологий 4G [4] .
Системы связи 4G основаны на пакетных протоколах передачи данных. Для пересылки данных используется протокол IPv4; в будущем планируется поддержка IPv6.
Требования IMT-Advanced
Передовые международные мобильные телекоммуникационные системы (IMT-Advanced), опредёленные сектором радиосвязи МСЭ, должны отвечать некоторым требованиям, чтобы считаться сетями поколения 4G [6] :
- основываются на коммутации пакетов, используя протоколы IP;
- пиковые скорости передачи данных, чтобы поддержать передовые услуги и приложения должны составлять от 100 Мбит/с для пользователей с высокой мобильностью и от 1 Гбит/с для пользователей с низкой мобильностью [7] ;
- используются динамически разделяемые сетевые ресурсы для поддержки большего количества одновременных подключений к одной соте;
- их масштабируемая полоса частот канала 5—20 МГц, опционально до 40 МГц [8][9] ;
- минимальные значение для пиковой спектральной эффективности 15 бит/с/Гц в нисходящем канале и 6,75 бит/с/Гц в восходящем канале (имеется в виду, что скорость передачи информации 1 Гбит/с в нисходящем канале должна быть возможна при полосе пропускания радиоканала менее 67 МГц) [10] ;
- спектральная эффективность на сектор в нисходящем канале 3 бит/с/Гц/сектор и в восходящем канале 2,25 бит/с/Гц/сектор [8] ;
- плавный хэндовер через различные сети;
- высокое качество мобильных услуг.
Развитие
В 2000 году, когда только шло освоение технологии связи третьего поколения 3G, один из ведущих производителей персональных компьютеров Hewlett-Packard и японский гигант сотовой связи NTT DoCoMo объявили о начале совместных исследований по разработке технологий передачи мультимедиа-данных в беспроводных сетях четвёртого поколения [11] . Помимо них, разработки вели Ericsson и AT&T совместно с Nortel Networks. Впоследствии появилось два действительно способных к реализации стандарта: LTE и WiMAX, которые, по мнению IMT-Advanced, и стали новой эрой в развитии сети [4] [12] .
Стандарт WiMAX (или IEEE 802.16) разрабатывается созданной в июне 2001 года организацией WiMAX Forum и является продолжением беспроводного стандарта Wi-Fi, альтернативой выделенным линиям связи и DSL [18] . У стандарта WiMAX много версий, но преимущественно они подразделяются на фиксированный WiMAX (спецификация IEEE 802.16d, также известная как IEEE 802.16-2004, которая была утверждена в 2004 году) и мобильный WiMAX (спецификация IEEE 802.16e, более известная как IEEE 802.16-2005, которая была утверждена в 2005 году). По названиям стандартов ясно, что фиксированный WiMAX предоставляет услуги только «статичным» абонентам после установления и закрепления соответствующего оборудования, а мобильный WiMAX предоставляет возможность подключения пользователям, передвигающимся в зоне покрытия со скоростью до 115 км/час. Сумятицу в умах конечных пользователей может создавать тот факт, что эти две версии несовместимы, и нельзя точно предсказать, как они будут конкурировать и какая из них в итоге доминирует. Преимуществом стандарта WiMAX было то, что он гораздо раньше стандарта LTE стал пригоден к коммерческой эксплуатации. Первую сеть, основанную на технологии WiMAX, построила в Канаде компания Nortel 7 декабря 2005 года [19] . Через два дня, тем самым став первой в странах СНГ, услуги беспроводного широкополосного доступа в сеть интернет стала предоставлять украинская компания «Украинские новейшие технологии» на основе микросхем Intel® PRO/Wireless 5116 [20] . В настоящее время основными компаниями, составляющими WiMAX Forum, являются такие известные производители, как Intel Corporation, Samsung, Huawei Technologies, Hitachi, и многие другие [21] .
Сейчас во многих технически развитых странах ещё используются технологии 3G и 3,5G. Многие страны стремятся перейти к сетям 4G, минуя 3G. По этому же стандарту строятся сети в США, Японии, Китае и Никарагуа.
Международный союз электросвязи и 4G Alliance (основными участниками которого является ZTE Corporation и другие китайские компании) определяют технологию 4G как следующий этап развития беспроводной телекоммуникации, которая позволит достичь скорости передачи данных до 1 Гбит/с в условиях стационарного применения и до 100 Мбит/с в условиях обмена данными с мобильными устройствами доступа. Технология 4G, в частности, позволит абонентам смотреть многоканальные телетрансляции высокой четкости и управлять домашней бытовой техникой с помощью мобильного устройства, совершать дешёвые междугородные телефонные звонки.
Для этой системы связи используется диапазон сантиметровых волн (3600MHz), не так хорошо проходящих через здания, как дециметровые волны 3G системы. Сантиметровые волны при высоких уровнях сигнала могут оказывать биологическое воздействие, возможно поэтому стандарт 4G не принят МККР.
Оператор сотовой связи МТС запустил в коммерческую эксплуатацию сеть четвёртого поколения (4G) на базе технологии LTE в Узбекистане. Сеть развёрнута в центральной части Ташкента в частотном диапазоне 2,5-2,7 ГГц, лицензию на использование которого узбекская дочерняя компания МТС получила в октябре 2009 года. Поставщиком оборудования для строительства сети является китайская Huawei Technologies. [26]
В 2010 году расширение 4G сети TeliaSonera продолжается в 25 городах и зон отдыха в Швеции и 4 городов в Норвегии. До конца 2010 года TeliaSonera также внедрили коммерческие сети 4G для клиентов в Финляндии, Дании и Эстонии, а в апреле 2011 и в Литве. [27]
С февраля 2011 года армянский мобильный оператор VivaCell-MTS полностью перешeл к коммерческой эксплуатации сети в Ереване, и ныне развивается в регионах Армении. [28]
17 июня 2011 года в Тирасполе между компаниями СЗАО «Интерднестрком» и Alcatel-Lucent Украина был подписан контракт о строительстве в Приднестровье мобильной сотовой сети 4-ого поколения на базе технологии LTE.
20 апреля 2012 года компанией Интерднестрком в Приднестровье запущена в эксплуатацию первая коммерческая сеть на базе технологии LTE.
В конце второго квартала 2012 года азербайджанский оператор сотовой связи Azercell запустил сеть 4-ого поколения в центре Баку [29] .
Производитель телекоммуникационного оборудования Huawei и Министерство связи Бразилии подписали соглашение, в рамках которого Huawei разработает решение LTE в диапазоне 450 МГц, которое будет использоваться для обеспечения мобильным ШПД жителей удаленных и сельских территорий [30] .
Развитие в России
Самой значительной проблемой для развития сетей на обоих стандартах является то, что для них нужны одни и те же диапазоны частот. В первой половине мая компания «Скартел» начала закупку десятка предприятий, владеющих необходимыми для внедрения беспроводных широкополосных сетей частотами, и во второй половине того же года уже был осуществлен запуск первой в России коммерческой сети WiMAX [31] [32] [33] . 9 ноября 2009 года Федеральная служба по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) опубликовала извещение о проведении четырёх конкурсов по продаже лицензий для оказания услуг широкополосной беспроводной связи в диапазонах 2300—2400 МГц [34] . Конкурсы были запланированы на 18 и 25 февраля, 4 и 11 марта 2010 года и включали 40 регионов России [35] . В итоге 39 из 40 лицензий оказались у компании «Связьинвест», причем 38 из них у дочернего «Ростелеком»; регионом, где «Связьинвест» не выиграл, стала Чеченская Республика и таким образом одна лицензия досталась ЗАО «Вайнах Телеком». Однако, Министерство обороны сразу согласовало данные частотные присвоения лишь с ЗАО «Вайнах Телеком», а вот компании «Ростелеком» пришлось подождать аж до ноября 2011 года [36] .
Коммерческий запуск сетей, основанных на стандарте LTE, впервые в России был осуществлен в Новосибирске в конце декабря 2011 года компанией «Скартел», которая собирается в мае 2012 года полностью перевести все свое оборудование на эту технологию [52] [53] . А вот впервые в Москве (март 2012 года) сеть LTE была запущена принадлежащей предпринимателю Евгению Ройтману группе компаний «Антарес» [54] . По состоянию на 16 ноября 2012 года LTE работает более чем в 23-х крупных городах России.
В конце 2011 года в Томске открылся первый в России завод по производству станций 4G [55] .
23 апреля 2012 года оператор сотовой связи МегаФон первым из операторов «большой тройки» предоставил своим клиентам в России возможность доступа к услугам мобильной связи четвёртого поколения (4G). Первым городом России, в котором была запущена сеть четвёртого поколения стал Новосибирск [56] [57] , а чуть позже и в Москва [58]
Аппаратное обеспечение
Производителями оборудования на сегодняшний день являются такие ведущие компании, как Alcatel-Lucent, Huawei, ZTE, Nokia и другие [59] . В России выпуск сетевого оборудования начала компания Nokia Siemens Networks на базе совместного с НПФ «Микран» и корпорации «Роснано» предприятия под Томском. Выпускаемые ими мультистандартные базовые станции Flexi Multiradio 10, могут работать как в различных стандартах (2G/GSM/GPRS/EDGE, 3G/WCDMA/UMTS/HSPA и 4G/LTE/FDD/TDD/LTE-Advanced), так и большом количестве частотных диапазонов 800/900/1900/2100/2500/2700 МГц [60] .
Список городов сети 4G
Согласно условиям предоставления государством частот операторам связи, связь 4G должна предоставляться по всей России в городах с населением не менее 50 тыс. человек.
В сотрудничестве с Yota [65] , компания «Мегафон» запустила сеть 4G в следующих городах [66] :
Читайте также: