Сотовые сети и их классификации

Если же сети первого поколения позволяли передавать только голос, то второе поколение систем сотовой связи, которым является и GSM, позволяют предоставлять и другие неголосовые услуги. Самой известной и популярной услугой, скорее всего, является передача коротких текстовых сообщений – SMS (Short Message Service). Это двунаправленный сервис позволяющий передавать текстовое сообщение с одного сотового телефона GSM на другой, и является улучшенным аналогом пейджинговой связи, так как нет необходимости связываться с операторской службой, для того чтобы отправить сообщение другому абоненту.

Помимо SMS-сервиса первые телефоны стандарта GSM также позволяли передавать и другие не голосовые данные. Для этого был разработан протокол передачи данных, получивший название CSD (Circuit Switched Data – передача данных по коммутируемым линиям). Однако этот стандарт обладал весьма скромными характеристиками – максимальная скорость передачи данных составляла всего 9600 бит в секунду, и то при условии стабильной связи. В прочем для передачи факсимильного сообщения таких скоростей вполне хватало, но бурное развитие Интернета в конце 90-х годов привело к тому, что многие пользователи сотовой связи захотели использовать свои трубки как модемы, а существующих скоростей для этого было явно недостаточно.

Для того чтобы хоть как-то, удовлетворить потребность своих клиентов в доступе к сети Интернет, инженеры изобретают WAP-протокол. WAP это сокращенное название от Wireless Application Protocol, что переводится как протокол беспроводного доступа к приложениям. В принципе WAP можно назвать упрощенной версией стандартного Интернет протокола HTTP, только приспособленного под ограниченные ресурсы мобильных телефонов, таких как небольшие размеры дисплея, небольшую производительность телефонных процессоров и небольшие скорости передачи данных в мобильных сетях. Однако этот протокол не позволял просматривать стандартные Интернет-страницы, они должны быть написаны на языке WML, также адаптированным для сотовых телефонов. В итоге, абоненты сотовых сетей хотя и получили доступ в Интернет, но он оказался весьма «урезанным» и малоинтересным. Плюс к этому, для доступа к WAP-сайтам используется тот же канал связи, что и для передачи голоса, то есть пока вы загружаете или просматриваете страничку, канал связи занят, и с лицевого счета списываются те же деньги, что и во время разговора. В результате, достаточно интересная технология какое то время была практически похоронена и использовалась абонентами сотовых сетей весьма редко.

Производителям оборудования сотовой связи срочно пришлось искать способы увеличения скорости передачи данных, и в результате на свет появилась технология HSCSD (High-Speed Circuit Switched Data), которая обеспечивала вполне приемлемую скорость – до 43 килобит в секунду. И надо сказать, что у определенного круга пользователей эта технология пользовалась популярностью. Но все же и эта технология не лишилась главного недостатка своего предшественника – данные все так же передавались по голосовому каналу. И разработчикам вновь пришлось заняться кропотливым исследованиями.

Старания инженеров не прошли даром, и достаточно недавно на свет появилась технология, получившая название GPRS (General Packed Radio Services) – это название можно перевести как система пакетной радио передачи данных. В данной технологии используется принцип разделения каналов для передачи голоса и данных, и в результате оплачивается не длительность соединения, а лишь объем переданных и полученных данных.

Помимо этого у GPRS есть еще одно преимущество перед более ранними технологиями мобильной передачи данных – во время GPRS-соединения, телефон все также способен принимать звонки и SMS-сообщения. На данный момент современные модели телефонов представленные на рынке, при совершении разговора приостанавливают GPRS-соединение, которое автоматически возобновляется по окончании разговора. Такие аппараты классифицируются, как GPRS-терминал класса В. Планируется производство терминалов класса А, которые будут позволять одновременно загружать данные и вести разговор с собеседником. Также существуют специальные устройства, которые предназначены только для передачи данных, и их называют GPRS-модемами или терминалами класса С.

Теоретически GPRS способен передавать данные со скоростью 115 килобит в секунду, но на данный момент большинство операторов связи предоставляют канал, который позволяет развивать скорость до 48 килобит в секунду. Это связано в первую очередь с оборудованием самих операторов и как следствие, отсутствием на рынке сотовых телефонов поддерживающих более высокие скорости.

С появлением GPRS вновь вспомнили и о WAP-протоколе, так как теперь, посредством новой технологии, доступ к небольшим по объему WAP-страницам становится во много раз дешевле, чем во времена CSD и HSCSD. Более того, многие операторы связи за небольшую ежемесячную абонентскую плату предоставляют неограниченный доступ к WAP-ресурсам.

С появлением GPRS сети сотовой связи перестали именоваться сетями второго поколения – 2G, и на данный момент мы находимся в эпохе 2,5G. Неголосовые услуги становятся все более востребованными, происходит слияние сотового телефона, компьютера и сети Интернет. Разработчики и операторы предлагают нам все больше и больше дополнительных услуг.

Так используя возможности GPRS, был создан новый формат передачи сообщений, который был назван MMS (Multimedia Messaging Service – Сервис Мультимедийных Сообщений), который в отличие от SMS, позволяет отправлять с сотового телефона не только текст, но и различную мультимедиа информацию, например звукозаписи, фотографии и даже видеоклипы. Причем MMS-сообщение может быть передано как на другой телефон, поддерживающий этот формат, так и на ящик электронной почты.

Также увеличение мощности процессоров телефонов позволяет теперь загружать и запускать на нем различные программы. Для их написания чаще всего используется язык Java2ME. Владельцам большинства современных телефонов теперь не составляет труда подключится к сайту разработчиков Java2ME приложений и закачать на свой телефон, например новую игру или другую необходимую программу.

Также никого не удивит возможность подключения телефона к персональному компьютеру, для того чтобы, используя специальное программное обеспечение, чаще всего поставляемое вместе с трубкой, сохранить или отредактировать на ПК адресную книгу или органайзер; находясь в дороге используя связку мобильный телефон + ноутбук выйти в полноценный Интернет и просмотреть свою электронную почту. Однако наши потребности постоянно растут, объем передаваемой информации растет практически ежедневно. И все больше требований выдвигается сотовым телефонам, ресурсов нынешних технологий становится недостаточно для удовлетворения наших запросов.

Именно для решения этих запросов и предназначены, достаточно недавно созданные сети третьего поколения 3G, в которых передача данных доминирует над голосовыми услугами.

3G это не стандарт связи, а общее название всех высокоскоростных сетей сотовой связи, которые вырастут и уже вырастают из ныне существующих. Огромные скорости передачи данных позволяют передавать прямо на телефон высококачественное видеоизображение, осуществлять постоянное соединение с Интернет и локальными сетями. Применение новых, усовершенствованных, систем защиты позволяет уже сегодня использовать телефон для проведения различных финансовых операций – мобильный телефон вполне способен заменить кредитную карту.

Вполне естественно, что сети третьего поколения не станут финальным этапом развития сотовой связи - как говориться, прогресс неумолим. Ныне проходящая интеграция различных видов связи (сотовой, спутниковой, телевизионной и т. д.), появление гибридных устройств, включающих в себя сотовый телефон, КПК, видеокамеру, безусловно, приведет к появлению сетей 4G, 5G. И о том, чем закончится это эволюционное развитие, сегодня вряд ли смогут рассказать даже писатели-фантасты.

Сегодня операторы реализуют сервисы на базе технологий передачи данных нового поколения. В нашем материале мы попробуем пролить свет на эту ситуацию.

На фоне бурного развития технологий передачи данных в сотовых сетях, которые значительно обогнали реальный спрос на рынке, наибольшую популярность получают два стандарта — UMTS/WCDMA, а также CDMA2000 EV-DO. Во всем мире строятся сети на базе этих технологий и, похоже, ни одна из организаций не собирается уступать другой место под солнцем.

CDMA Development Group подсчитала количество абонентов, пользующихся услугами операторов сетей CDMA2000: за 2006 год их численность достигла 325 млн человек. Причем из них 55 млн пользуются не только услугами, предоставляемыми по технологии 1x (голос и данные), но и высокоскоростными сервисами на базе EV-DO, что на 125% больше, чем по итогам 2005 года. Сегодня в мире работает около 50 сетей с поддержкой EV-DO.

Впрочем, эти успехи не настолько хороши, как у консорциума компаний, продвигающих стандарт UMTS/WCDMA. По данным агентства Wireless Intelligence, уже в первые недели 2007 года число абонентов, пользующихся высокоскоростными услугами на базе технологий UMTS, превысило 100 млн человек. Так что приверженцев сетей третьего поколения на базе GSM/EDGE сегодня примерно вдвое больше, чем потребителей услуг EV-DO на основе CDMA2000. Как отметил в одном из своих обращений председатель форума UMTS Жан-Пьер Бьенэйме (Jean-Pierre Bienaime), к концу 2007 года ожидается почти двукратный рост количества пользователей сетей третьего поколения, что составит примерно 275 млн человек. Естественно, в этом процессе главную роль должен сыграть именно стандарт UMTS/WCDMA.

При этом основное внимание операторы уделяют именно развитию скорости скачивания файлов абонентом. Согласно данным того же агентства Wireless Intelligence, 150 операторов в 66 странах совершенствуют инфраструктуру доступа, внедряя технологии HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), спецификации которой были опубликованы в пятом релизе 3GPP. В настоящее время около 100 сотовых сетей реализуют высокоскоростной доступ, используя именно HSDPA, впрочем, это не мешает развиваться и протоколу, дополняющему первый. Впервые HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) был реализован австрийским оператором Mobilkom. В его сети уже поддерживается передача данных «к оператору» со скоростью 1,4 Мбит/с, однако, как считают аналитики, этот процесс тоже станет массовым через некоторое время.

Мировые тенденции развития сотовой связи

Если углубиться в развитие сотовой связи на уровне стран и регионов, следует выделить Японию. В этой стране работают сразу три крупных оператора сотовой связи, инициировавших массовый переход пользователей на услуги третьего поколения, — KDDI, NTT DoCoMo и SoftBank Mobile. В результате сейчас 60% абонентов японских сотовых компаний работают в сети 3G и лишь 40% все еще довольствуются сервисами предыдущего поколения. Причем японские компании достаточно быстро достигли подобного результата. Им потребовалось для этого чуть более двух лет! Так, в конце 2006 года KDDI запустила сеть, работающую на оборудовании EV-DO Revision A. По словам представителей компании, KDDI не собирается останавливаться на достигнутом, и на ближайшие три года определила бюджет в размере $1,73 млрд на дальнейшую модернизацию сети. И возможно, японским абонентам раньше всех удастся в полной мере насладиться такими сервисами третьего поколения, как видеозвонки и онлайн-игры.

Крупнейший оператор сотовой связи в Японии NTT DoCoMo традиционно идет своим путем и продолжает развивать стандарт связи FOMA, основанный на технологии WCDMA. Возраст этого стандарта значительно солиднее. Первый запуск сети FOMA состоялся еще в конце 2001 года. А в 2006-м компании удалось модернизировать свое оборудование и ввести в FOMA поддержку HSDPA. Теперь все 32 млн абонентов NTT DoCoMo работают в сети третьего поколения, которая поддерживает скорость передачи данных до 3,6 Мбит/с против 360 кбит/с, реализованных в первой версии FOMA. Впрочем, ходят слухи, что оператор подумывает уже и о сетях четвертого поколения (4G), но это пока остается вопросом будущего.

Одним из лидеров в области внедрения новых мобильных технологий является Северная Америка. Здесь работают два крупных оператора — Verizon Wireless и Sprit Nextel, которые, так же как и их японские коллеги, добились перевеса абонентской базы в сторону услуг и сервисов третьего поколения. В конце прошлого года Sprint запустила в эксплуатацию сеть на базе EV-DO Revision A. Чуть позже, в феврале 2007 года, такой же шаг совершила и компания Verizon. Сейчас операторы занимаются развитием магистральных сетей и увеличением пропускной способности инфраструктуры, поскольку абоненты получили возможность скачивать данные на свои терминалы со скоростью до 3,1 Мбит/с. Также продолжает расти список городов, в которых доступна эта услуга. Впрочем, представители компаний не отрицают скорой возможности внедрения технологий EV-DO Revision B и С.

Оператор, выросший на базе сети GSM/GPRS — Cingular (AT&T Wireless) — естественным образом начал миграцию на стандарт WCDMA, однако ему пока не удалось достичь таких успехов, как операторам CDMA2000. Но поскольку компания собирается уже в этом году ввести в строй оборудование, поддерживающее оба протокола скоростной передачи данных HSDPA/HSUPA, подводить какие-то итоги пока рано.

Однако прогнозы аналитиков все же оптимистичны. По оценке Strategy Analytics, за 2007 год в США будет продано более 163 млн терминалов третьего поколения, при учете обоих стандартов. Если прогнозы сбудутся, то в 2007 году продажи терминалов в штуках окажутся на 6% выше, чем в 2006-м. В рамках этого лидирующие в северо-американском регионе компании из лагеря CDMA2000 планируют реализовать более 46 млн аппаратов 3G, а AT&T Wireless оценивает свои возможности в 10 млн терминалов.

Но самой интересной для производителей страной остается Китай. Все же численность населения Китая обещает множество возможностей для производителей оборудования, да и проведение здесь в следующем году Олимпийских игр вынуждает дополнительно сфокусироваться на данном рынке всех производителей оборудования. Особенно подчеркнули это и власти Китая, пообещав обеспечить доступ к сервисам третьего поколения во всех мегаполисах страны. По оценкам аналитиков 80 млн китайцев готовы пользоваться услугами третьего поколения сотовой связи и могут платить за них. Конечно, развитие систем связи третьего поколения в Китае несколько задержалось из-за рвения внедрять собственный стандарт TD-SCDMA. И несмотря на очевидное недовольство как общественности, так и производителей, правительство страны все равно ведет свою политику, и как разрешится ситуация, судить достаточно сложно. Впрочем, уже сегодня многие эксперты утверждают, что китайские стандарты связи используют лицензированные технологии незаконно, к тому же стандарты, при общей позитивной оценке их производительности, пока не имеют никакого опыта внедрения, но некоторые китайские операторы начали строить опытные сети на базе WCDMA, не дожидаясь санкции государства.