Лекция № 9 Технологии разделения доступа. Поколения стандартов сотовой связи. GPRS Классы GPRS. EDGE, WCDMA, HSDPA, LTE.
Тема. Технологии разделения доступа. Поколения стандартов сотовой связи. GPRS Классы GPRS. EDGE, WCDMA, HSDPA, LTE.
Цель. Дать понятие о технологии разделения доступа.
Учебная. Объяснить поколения стандартов сотовой связи. GPRS Классы GPRS. EDGE, WCDMA, HSDPA, LTE.
Развивающая. Развивать логическое мышление и естественное - научное мировоззрение.
Воспитательная. Воспитывать интерес к научным достижениям и открытиям в отрасли телекоммуникации.
Межпредметные связи:
Обеспечивающие: информатика, математика, вычислительная техника и МП, системы программирования.
Обеспечиваемые:
Методическое обеспечение и оборудование:
Методическая разработка к занятию.
Учебный план.
Учебная программа
Рабочая программа.
Инструктаж по технике безопасности.
Технические средства обучения: персональный компьютер, проектор
Обеспечение рабочих мест:
Рабочие тетради
Компьютерный класс
Проектор, экран
Вопросы для повторения:
Что из себя представляет микроволновая система?
Какая информация содержится в пакетах при пакетном радио соединении?
Какие способы организации мобильных сетей вы знаете?
Перечислите достоинства и недостатки инфракрасных сетей.
Какие существуют типы инфракрасных сетей?
Какие способы передачи используют беспроводные локальные сети?
На чём основана и что обеспечивает технология передачи «точка-точка»?
Что такое трансивер? Его основные функции.
Что нужно, чтобы организовать сеть с беспроводной передачей?
Как, в зависимости от технологии подразделяются беспроводные линии?
План лекции
GPRS и EDGE
Поколения мобильной связи
UMTS, он же WCDMA
WiMAX.
Проблема свободных частотных диапазонов.
4G, технология lte
GPRS и EDGE
Решение, которое как раз и основывалось на скрытых резервах существующих сетей сотовой связи, начало внедряться в конце 1990-х г. в рамках GSM. 0 В России GPRS был впервые продемонстрирован компанией МТС весной 2000 г., а к 2002 г. все операторы уже предлагали эту услугу.
Проблему медленной скорости передачи в сети GSM (от 9,6 до 21,4 кбит/с, в зависимости от схемы кодирования, в расчете на каждый временной слот TMDA) в рамках GPRS решили стандартным методом MIMO (Multiple Input Multiple Output – «множественный вход – множественный выход»): объединением нескольких Число временных слотов в каждом GSM-кадре равно восьми, таким образом, теоретическая скорость передачи в GPRS может достигать 21,4 × 8 = 171,2 кбит/с. В реальности она, конечно, значительно ниже. Первые телефоны, способные работать в качестве GPRS-модемов, поддерживали три-четыре канала на прием и один на передачу. Продвинутые схемы кодирования в реальных условиях не функционировали, и хороший GPRS-сервис тех времен работал с пиковыми скоростями 20—30 кбит/с. Число суммарно используемых слотов для GPRS и сейчас оператор связи обычно ограничивает до пяти (три или четыре — на прием и один или два — на передачу), и потому до максимальных цифр скорость не дотягивает даже в идеальных условиях.
При этом оператор может выбирать, чему отдать приоритет: голосу или передаче данных. Понятно, что голосовая связь является базовой услугой, и нецелесообразно жертвовать ей во имя какого-нибудь человека, захотевшего как раз в этот момент посмотреть ролик на You Tube. Все операторы (по крайней мере, в России) отдают приоритет голосовому трафику, оставляя на долю цифровой передачи свободные в данный момент временные слоты. Потому скорость такого обмена зависит не только от уровня помех и условий распространения радиосигнала, но и от загруженности сети, которая в условиях больших городов лимитирует скорость обмена иногда до полной неработоспособности сервиса.
EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution, иначе EGPRS – расширенная GPRS) стала расширением GPRS в результате применения хитрых схем кодирования, позволявших передавать не 1 бит, а 3 бита в одной посылке. Теоретическая скорость EDGE составляет до 474 кбит/с (8 тайм-слотов × 59,2 кбит/с). Это отвечает требованиям Международного союза электросвязи для спецификаций поколения 3G (см. таблицу). Однако на практике такие скорости никогда не достигаются – и из-за ограничений операторов, и из-за несовершенства самих телефонов, и из-за невозможности применять усложненные схемы кодирования на реальных расстояниях в условиях помех. Поэтому обычно EDGE упоминают совместно с GPRS в рамках расширения второго поколения 2,5G.
Приятной особенностью GPRS/EDGE была адаптация передачи данных к условиям в существующих сотовых сетях, без необходимости расширения и перераспределения уже выделенных в рамках второго поколения участков электромагнитного спектра. Если обычные модемы, как и голосовая связь, полностью загружают линию (или сотовый канал), то GPRS «включается» только тогда, когда действительно надо что-то передавать или принимать, адаптируясь к текущей загрузке сети. Поэтому для GPRS стало возможным ввести помегабайтную тарификацию вместо разорительной повременной, что существенно изменило рынок.
Распространение GPRS/EDGE носило далеко не взрывной характер — отставали производители телефонов. Пользователи предпочитали изучать Интернет через удобный экран ноутбука, присоединенного к Сети кабелем. Дорогой и далеко не повсеместный мобильный доступ был еще мало кому нужен. Кроме того, из-за указанных особенностей технологии связь через GPRS/EDGE носит очень неравномерный характер: скорость может снижаться буквально до нескольких бит в секунду, затем рывком возрастать до нескольких десятков килобит и опять практически пропадать на долгие минуты. Причем эти проблемы одинаковы и для жителей больших городов с перегруженными сетями, и для обитателей провинциальных населенных пунктов с недостаточно качественным покрытием. В принципе, они должны решаться в рамках сетей третьего поколения, где передача данных уже не так явно прилеплена сбоку к голосовому трафику, но реальность обычно оказывается хуже наших ожиданий.