11 На пути к четвертому поколению мобильных систем связи (4g)

В мобильной связи изменение поколений осуществляется значительно быстрее, чем, скажем, в индустрии персональных компьютеров или другой подобной техники.За последние три десятилетия были разработанные и действовали системы мобильной связи нескольких поколений: системы первого поколения (1G) - это аналоговую связь (стандарты NMT,АМР,TAKS и др.), второго поколения (2G) - поколение цифровой связи с коммутацией каналов (стандарты GSM и CDMA), системы третьего поколения (3G) - (стандарт UMTS), в которых предполагается вместе с коммутацией каналов и пакетная передача данных. Мобильная связь 3G сейчас считается как символ прогресса. Но уже в наше время вперед вырывается следующее поколение мобильной связи, именованное 4G.

К семейству 4G, как правило, относят технологии, которые разрешают передавать данные в мобильных сетях со скоростью выше 100 Мбіт/с. В широком понимании 4G - это еще и технологии беспроволочной передачи интернет-данных Wi-Fi (скоростные варианты этого стандарта) и WiMAX (в теории скорость может превышать 1 Гбіт/с.). В наиболее распространенному сейчас в мире стандарте мобильной связи GSM/EDGE (2G) граница скорости передачи данных составляет всего 240 кбіт/с. В сетях третьего поколения (3G), развернутых сейчас в Европе, США и некоторых странах Азии (Япония, Тайвань, Сингапур), скорость составляет до 7-14 Мбіт/с.

Главное отличие сетей четвертого поколения от предыдущего, третьего, состоит в потому, что технология 4G полностью основана на протоколах пакетной передачи данных, тогда как 3G совмещает в себе передачу как голосового трафіку, так и пакетов данных. Международный союз телекоммуникаций определяет технологию 4G как технологию беспроволочной коммуникации, которая разрешает достичь скорости передачи данных до 1 Гбіт/с в условиях движения источника или приемника и до 100 Мбіт/с в условиях обмена данными между двумя мобильными устройствами. Пересылка данных в 4G осуществляется за протоколом IPv6 (IP версии 6). Это заметно облегчает работу сетей, особенно если они разных типов. Для обеспечения необходимой скорости используются частоты 40 и 60 GHz. В приймально -передающем оборудовании для систем 4G примененная технология мультиплексирования с ортогональным разделением частот OFDM. Такая методика манипулирования сигналом разрешает значительно «уплотнить» данные без взаимных помех и искажений. При этом происходит разбивка за частотами с соблюдением ортогональності: максимум каждой несущей волны приходится на тот момент, когда соседние имеют нулевое значение. Этим исключается их взаимодействие, а также эффективнее используется частотный спектр - не нужны защитные «против интерференционные» полосы. Для передачи сигнала применяется фазовая модуляция (PSK и ее разновидности), при которой пересылается больше информации за отрезок времени, или квадратно амплитудная модуляция (QAM), более сучасн, что разрешает обеспечить максимальную пропускную способность канала. Конкретный тип модуляции выбирается в зависимости от необходимой скорости и условий приема. Сигнал разбивается на определенное количество параллельных потоков при передаче и собирается при приеме.

Для уверенного приема и передачи на сверхвысоких частотах планируют применять так называемые адаптивные антенны, которые смогут подстраиваться под конкретную базовую станцию. Но в условиях города таким антеннам в определении правильного направления могут помешать замираниям сигнала - его искажения, которые возникают в процессе распространения. Здесь выручает еще одна особенность OFDM - стойкость к замираниям (для разных типов модуляции есть свой запас на замирание.

Наиболее технически развитые страны сейчас активно переходят на использование 3G, а во многих сетях уже применяется технология, которая получила обозначение 3,5G. Но, по мнению аналитиков телекоммуникационной индустрии, ряд стран, где недавно дошли необходимости внедрять сети третьего поколения, теперь будет считать за лучше «перескочить» на поколение вперед, начав частичную эксплуатацию 4G.

Еще в 2005 году японская компания NTT DoCoMo сообщила об успехах в работе над новым стандартом беспроволочной связи - были проведенные удачные эксперименты по передаче данных на скорости 100 Мбіт/с по беспроволочным каналам сети 4G. Таким образом, вопреки всем ожиданием оказалось, что NTT DoCoMo опережает конкурентов по меньшей мере на четыре года. Но только во второй половине 2006 года большие национальные и международные операторы начали официальное сотрудничество для разработки стандарта 4G. Рабочая группа Next Generation Mobile Network Cooperation (NGMNC) собрала вместе GSM- и CDMA-операторов со всего мира, чтобы определить их требования к мобильным сетям четвертого поколения. Основными членами группы стали Sprint Nextel, T-Mobile, Vodafone, KPN и Orange, к ним присоединились NTT DoCoMo и China Mobile. Это объединение откроет предприятие в Великобритании, которое, в свою очередь, в июле 2007 года начало разработку полномасштабной сети с пакетной коммутацией данных. Одной из технологических задач группы есть подготовка плавного перехода на 4G со всех 3G. По словам участников NGMNC, запуск коммерческих сетей на базе нового стандарта намечен на 2010 год.

Но в Китае, как это часто бывает в последнее время, придерживаются других взглядов на развитие технологий. После нескольких месяцев испытаний была запущена в эксплуатацию первая в мире сеть мобильных коммуникаций четвертого поколения - она начала функционировать в шанхайском районе Чангнінг. Система обеспечивает скорость беспроволочной передачи данных до 100 Мбіт/с, что зіставно со скоростью, которую разрешают достичь оптоволоконні технологии. Здесь нужно заметить, что исследовательский проект по переходу от 3G до 4G был запущен Китаем еще в 2001 году. Запуск действующей системы обошелся в $19,2 млн.

В Европе также готовятся к запуску первые сети мобильной связи четвертого поколения. О своем участии в проекте LTE (Long-Term Evolution) заявили европейские операторы T-Mobile International, Orange и Vodafone Group, а также производители мобильного оборудования Alcatel-Lucent, Nokia Siemens Networks, Nortel Networks и Ericsson. Тестовый запуск LTE начался в мае 2007 года, а в коммерческую эксплуатацию первые сети планируется запустить в 2009-2010 годах. Эксперты считают, что к этому сроку можно развернуть сети 4G, но покрытие базовых станций будет быстрее «ячейковым». Специалисты также уверены, что навряд услуги 4G станут популярными у европейских абонентов ближайшими годами. Ведь даже сейчас после запуска первых сетей третьего поколения 3G в Европе они используются менее, чем на половину своих возможностей. Аналитики связывают это с завышенными тарифами на услуги связи третьего поколения.

Таким образом, важную роль в успехе 4G будет выполнять ценовая политика европейских операторов. Ведь, на самом деле, далеко не все пользователи заинтересованы в высокоскоростном мобильном Интернете и связанным с ним услугах - большинства нужная обычная голосовая связь. Учитывая проблемы 3G, влияние технологий связи четвертого поколения на рынок телекоммуникационных услуг в Европе станет заметным лишь до 2020 года, прогнозируют пессимисты.

Сейчас в США оператор мобильной связи Nextel рассматривает возможность отказаться от 3G в пользу системы 4G компании Flarion. «Проверка жизнеспособности 4G охватит 150 базовых станций в наибольших городах юга Америки», - сообщает Nextel, расширяя область тестирования.

Ожидалось, что в IV квартале 2007 года сразу четыре компании объявят о начале предоставления услуг связи четвертого поколения в нескольких больших городах Украины. Такой прогноз сделал на основании переговоров с тремя операторами о поставке оборудования генеральный директор "Nortel Украина" Евгений Лісицин: «Данные операторы получат лицензии и начнут предоставление услуг по технологии Mobile WiMAX. Услуги 4G сегодня в Украине могут предоставляться именно по технологии WiMAX. Остальные технологии появится на рынке лишь в 2008-2009 годах».

В Украине среди компаний мобильной связи конкурентным преимуществом владеют CDMA-операторы, поскольку для предоставления услуг нового поколения им не нужно купляти лицензии на новые частоты: новое оборудование работает на тех же частотах.

Эксперты отмечают, что на пути введения в эксплуатацию сетей 4G есть ряд помех. Во-первых, на рынке нет абонентных устройств. Такие телефоны, если бы существовали, потребляли бы очень много энергии и не могли бы долго работать на аккумуляторах (сейчас подобные проблемы есть и в 3G-устройствах). Во-вторых, скоростной доступ в Интернет и відеосервіси нуждаются в больших за размером и якісніших дисплеях, чем те, которые устанавливаются в ныне действующие телефоны.

Но главная проблема носит принципиально другой характер. Вещь в потому, что капиталовложение у развертывание сетей четвертого поколения должны быть намного соліднішими, чем в 2G и даже в 3G. Тем временем, инвесторы пока являются осторожными - они неуверенные в надлежащей экономической отдаче от 4G-проектов. Вдобавок, некоторые производители предлагают «скрестить» 4G и беспроволочные широкосмугові сети. В разных ситуациях пользователь будет иметь возможность выбирать наиболее соответствующие способы подключения.

Новые возможности в передаче огромных объемов данных, которые предоставляются технологией 4G, уже сейчас принуждают операторов мобильной связи призадуматься о расширении своего бизнеса. Если сегодня основным товаром на этом рынке есть мелодии и простенькие игры, то появление 4G сделает намного актуальнішим мобильное телевидение, video-on-demand (VOD - «видео по запросу»), «продвинутые» игры и т.п. Кроме того, благодаря 4G станут возможные мобильные видеоконференции (видео караул) и мобильные peer-to-peer-сети. По прогнозам исследовательской компании Screen Digest, до 2011 года во всем мире будет насчитываться по меньшей мере 140 млн. підписчиків сервісів мобильного телевидения. Ежегодный совокупный доход этого рынка через пять лет достигнет показателя в 4,7 млрд евро. Аналитики считают, что потенциально сервіси мобильного ТБ могут приносить намного большую прибыль, чем игры и музыка для мобильных аппаратов.

Объем рынка мобильных игр в данное время составляет порядку 1,6 млрд евро, причем 50% из этой суммы приходится на Южную Корею и Японию. До 2011 года этот рынок увеличится не намного и будет оцениваться в 2 млрд евро. Причиной такого незначительного роста специалисты называют стремление мобильных операторов сфокусироваться на музыкальных и телевизионных мобильных сервісах, а не на играх. На рынке музыкального мобильного сервиса на протяжении следующих пяти лет, наоборот, наблюдается взрывной рост. Объем рынка сравнительно с показателями 2006 года увеличится в 8 раз и составит 1,47 млрд евро. Одним из основных факторов роста станет доступность подписных сервисов, которые предлагают пользователям не только аудиотреки, но и сопутствующие (в частности мультимедйні) материалы. Хотя до 2011 года большинство музыкальных композиций мобильные абоненты будут, как и сегодня, загружать на мобільники из персональных компьютеров.