3G в Україні

В грудні 2006 компанія ЗАТ «Телесистеми України» оголосив про запуск з січня 2007 року мережі 3G під торговою маркою «PEOPLEnet» стандарту CDMA2000 1xEV-DO (800 мГц) rev0.^[1] В 2008 році поступово переходить на EV-DO revA , в цьому стандарті також працюють Інтертелеком, який з квітня 2008 році перейшов на CDMA2000 EV-DO revA (800 мГц), CDMA UKRAINE (з 2007 року CDMA2000 EV-DO rev0, а з 2008 року - RevA) (800 мГц), та МТС Україна з липня 2007 CDMA2000 EV-DO revA (450 мГц)

1 листопада 2007 державне підприємство Укртелеком запускає мережу мобільного звязку 3G під брендом «Utel» ^[2]. Мережа «Utel» працює в стандарті UMTS 2100 з надбудовою HSDPA (3,5G). Якщо в базовій версії UMTS забезпечує пікові швидкості від 2-х мегабіт за секунду для статичних об'єктів поблизу соти, та 384 Кб/с для мобільних абонентів, то для пристроїв, що підтримують HSDPA швидкості в теорії можуть досягати 14,4 Мбіт/с. На практиці ж, реальні швидкості рідко перевищують 3 мегабіти, а в умовах високих, щільних забудов та завантаженості мережі, ще менше. Зв'язок дає можливість здійснювати відеодзвінки, широкосмуговий доступ в Інтернет, а також переглядати потокове відео в online.

4G (англ. 4th Generation) — четверте покоління пересувного (мобільного) радіозв’язку, наступник стандартів, які відносяться до 3G та 2G. Перший прихід поколінь відбувався при переході з аналогових (1G) до цифрових стандартів передачі на початку 1990-х. Наступний крок (3G) приніс підтримку мультимедіа, передачу з розширеним спектором. Очікуваний перехід до 4G принесе All-IP із комутацією пакетів, мобільний широкосмуговий доступ із швидкостями до гігабіту за секунду при передачі із використанням декількох несучих.

Класифікація

Міжнародний телекомунікаційний союз (англ. International Telecommunication Union, ITU) до стандартів четвертого покоління відносить стандарти мобільної передачі затверджені у специфікації ITM-Advanced у жовтні 2010 року, кандидатами у четверте покоління були визначені 6 радіоінтерфейсів, серед них варіанти LTE-Advanced (3GPP LTE Release 10) та WiMax Release 2 (IEEE802.16m)^[1].

Незважаючи на використання деякими операторами позначень «4G» та «четверте покоління» у рекламі послуг що надаються у стандарті Mobile WiMax (маються на увазі оператори Freshtel та Інтеллеком) (IEEE802.16e), мобільний WiMax відноситься до третього покоління мобільного зв’язку, і не є кандидатом у четверте^[2].

21 жовтня 2010-го року в Женеві Міжнародний телекомунікаційний союз (ITU) завершив проведення оцінки шести технологій, представлених у якості можливих технологій міжнародного мобільного бездротового зв’язку 4G, також відомої як IMT-Advanced. Результатом узгодження цих пропозицій двом технологіям було присвоєно офіційне визначення IMT-Advanced:

• «LTE-Advanced»

• «WirelessMAN-Advanced».

Це дозволяє їх кваліфікувати у якості справжніх технологій 4G^[3].

Розвиток

Компанія Ericsson повідомила про початок тестування експериментальної мобільної широкосмугової технології доступу в мережу Інтернет - LTE-Advanced. Вона забезпечує пропускну здатність у 10 разів вище, ніж існуюча технологія LTE. Зокрема, LTE-Advanced дозволяє здійснювати завантаження даних на швидкості 1 Гб/с. Вона забезпечує високу швидкість передачі даних і високу ємність мережі, які будуть затребувані в найближчі роки у зв’язку з появою великої кількості мобільних пристроїв, що володіють доступом до мережі Інтернет.

Тестова система, заснована на комерційному обладнанні, сумісному зі стандартом 3GPP Release 10, розпочала роботу в тестовому діапазоні частот, виділеному PTS (Swedish Post and Telecom Agency - Шведське агентство телекомунікації та зв’язку). В рамках тесту здійснювалася передача даних між RBS і пересувним фургоном.

Очікується, що початок комерційної експлуатації технології LTE Advanced відбудеться в 2013 році^[4].

Bluetooth (англ. Bluetooth) — це технологія бездротового зв'язку, створена у 1998 році групою компаній: Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba.

В даний час розробки в області Bluetooth ведуться групою англ. Bluetooth SIG (англ. Special Interest Group), до якої входять також Lucent, Microsoft та інші компанії, чия діяльність пов'язана з мережними технологіями. Основне призначення Bluetooth — забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв'язку між різноманітними типами електронних пристроїв, таких як мобільні телефони та аксесуари до них, портативні та настільні комп'ютери, принтери та інші. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник.

Інтерфейс Bluetooth дозволяє передавати як голос (зі швидкістю 64 Кбіт/с), так і дані. Для передачі даних можуть бути використані асиметричний (721 Кбіт/с в одному напрямку і 57,6 Кбіт/с в іншому) та симетричний (432,6 Кбіт/с в обох напрямках) методи. Працюючи на частоті 2.4 ГГц, прийомопередавач (Bluetooth-чип) дозволяє встановлювати зв'язок у межах 10 або 100 метрів. У стандарті Bluetooth передбачене шифрування даних, що передаються з використанням ключа ефективної довжини від 8 до 128 біт і можливістю вибору односторонньої або двосторонньої аутентифікації. Додатково, до шифрування на рівні протоколу, може бути використано шифрування на програмному рівні.

Назва Bluetooth походить від прізвища середньовічного короля Данії Гаральда I Синьозубого (норв. Harald Blåtann). Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповідним ім'ям для технології, що дозволяє різним пристроям спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (руни B та H) у комбінації, створено й логотип технології.

Bluetooth 3.0

Робоча група з розробки стандарту бездротової передачі даних Bluetooth 21 квітня 2009 випустила специфікацію Bluetooth 3.0. Модулі з підтримкою нової специфікації поєднуватимуть в собі дві радіосистеми.

Перша, з низьким енергоспоживанням, забезпечує передачу даних на звичайній для другої версії Bluetooth швидкості в три мегабіти в секунду. Інша, високошвидкісна і сумісна із стандартом IEEE 802.11, забезпечує швидкості, порівнянні із швидкістю мереж Wi-Fi. Варто відзначити, що Bluetooth 3.0 використовує стандарт 802.11 без суфікса, тобто формально не сумісний з такими специфікаціями Wi-Fi, як 802.11b/g або 802.11n. 802.11 — загальніший стандарт.

Використання тієї або іншої радіосистеми залежить від розміру передаваного файлу. Невеликі файли передаватимуться по повільному каналу, а великі — по високошвидкісному. Після закінчення передачі модуль повернеться в режим зниженого енергоспоживання.

Крім того, в Bluetooth 3.0 з'явиться можливість під назвою «розширений контроль живлення» (Enhanced Power Control). Вона дозволяє уникнути розриву з'єднання, якщо пристрій поклали в сумку або в кишеню.

Bluetooth 4.0

В грудні 2009 консорціум Bluetooth SIG анонсував стандарт Bluetooth 4.0 для електронних датчиків. Новий стандарт призначений для передачі коротких пакетів даних обсягом по 8-27 байт зі швидкістю 1 Мбіт/с. Для порівняння, Bluetooth 3.0, розробка якого була завершена в квітні 2008, дозволяє передавати дані зі швидкістю до 24 Мбіт/с, але і призначений він для іншої сфери застосування.

Bluetooth 4.0 планується використовувати в мініатюрних сенсорах, що розміщуються на тілі пацієнтів, в спортивного взуття, тренажерах тощо. Сенсори на базі нового стандарту зможуть передавати різну інформацію з навколишнього світу — температуру, тиск, вологість, швидкість пересування і так далі — на різні пристрої контролю, включаючи мобільні телефони. За словами представників консорціуму, окремий стандарт був розроблений у зв'язку з тим, що Bluetooth 3.0 і більш ранні версії не в змозі забезпечити необхідний низький рівень енергоспоживання.

Перший чип з одночасною підтримкою Bluetooth 4.0 і 3.0 випустив ST-Ericsson.

.

У липні 2010 року специфікація була затверджена Bluetooth Special Interest Group^[1].

D-AMPS (англ. Digital Advanced Mobile Phone System) - цифрова система стільникового зв'язку другого покоління (2G), відома також під абревіатурою IS-54. Цей стандарт набув найбільшого поширення в Північній Америці, переважно в США та Канаді.

Історія

У позначенні стандарту IS-54 абревіатура означає Interim Standard. Стандарт було розроблено EIA (Electronic Industries Alliance - альянсом електронної промисловості) та TIA (Telecommunications Industry Association - асоціацією телекомунікаційної індустрії). Пізніше, після доопрацювання ANSI його було перейменованно на American National Standard. Позначення було змінено на ANSI/TIA/EIA-627. Проте і досі стандарт D-AMPS часто згадується під абревіатурою IS-54.

Історично склалося, що стільниковий зв'язок розвивався паралельно в трьох географічних областях: Європі (разом із Росією), Північній Америці і Азії (Японія, Корея та ін.) Ранні системи стільникового зв'язку були повністю аналоговими і належали до першого покоління (1G). Зокрема, одним з перших стандартів у США був AMPS (Advanced Mobile Phone System). Цей стандарт було розроблено Bell Labs у 1970-х роках, а першу комерційну мережу AMPS було запущено 1983 року. Успіх перших мереж стільникового зв'язку дав потужний поштовх для подальшого розвитку стандартів мобільного зв'язку.

Незабаром після запуску перших AMPS мереж попит на послуги мобільного зв'язку збільшився. Однією з найгостріших проблем мереж першого покоління була низька місткість мережі. Наприклад, мережа стільникового зв'язку в Нью-Йорку могла підтримувати одночасно лише 12 голосових з'єднань. У стандарті AMPS застосовувався частотний метод множинного доступу (FDMA - Frequency Division Multiple Access). Це означає, що для збільшення пропускної здатності потрібно використовувати більшу кількість приймачів-передавачів і встановлювати базові станції (BTS) ближче одну до одної. Крім обмежень пропускної здатності, AMPS мав і інші недоліки. Зокрема, системи безпеки залишали бажати кращого: розмови, що передавалися в ефірі, не шифрувалися. Крім того не було передбачено якихось процедур аутентифікації доступу до мережу, що надавало можливість несанкціонованого використання послуг мережі. Зазначені проблеми було вирішено в D-AMPS (IS-54), який став першим Північноамериканським стандартом другого покоління. Також цей стандарт додав до систем стільникового зв'язку нові важливі послуги: SMS, передачу даних і роумінг.

Особливості D-AMPS

Основною відмінністю D-AMPS від попереднього стандарту був спосіб доступу абонентів до мережі: разом з FDMA застосовувався TDMA (англ. Time Division Multiple Access - множинний доступ з тимчасовим поділом). Це метод поділяє з'єднання за часом, розміщуючи частини кожного з'єднання одну за одною на одній частоті. Лише завдяки цій новації місткість мережі було збільшено втричі.

Стандарт D-AMPS передбачає аналого-цифрове перетворення (АЦП) голосового потоку, завдяки чому з'являється можливість застосовувати алгоритми забезпечення безпеки доступу, додаткові сервіси і, найголовніше — ефективніше використання виділеного діапазону частот. Новий стандарт задіяв ті ж частотні канали (по 30 кГц) у тому ж частотному діапазоні (824-849 і 869-894 МГц), що й AMPS.

У стандарті IS-54 передбачено удвічі більшу кількість службових каналів, ніж у стандарті AMPS, проте половина з них аналогічна набору каналів з попереднього аналогового стандарту, тобто застосовуються ті ж протоколи і схеми модуляції. Це дозволяє забезпечити «зворотну сумісність», яка закладалася як базова вимога до нової системи. Основний сенс полягає в тому, щоб до мінімуму скороти зміни в наявній AMPS-мережі і, таким чином, зменшити перерви в наданні послуг та знизити витрати на модернізацію.

Часовий метод множинного доступу (TDMA) було ухвалено асоціацією TIA 1992 року. TDMA поділяє кожен частотний FDMA-канал (30 кГц) на 3 TDMA-канали, кожний з яких здатен підтримувати одне голосове з'єднання. Пізніше, завдяки новому мовному кодеку, кожен з TDMA-каналів міг бути поділений ще на 2 підканали, кожен з яких може передавати голос із більшим ступенем стиснення. Таким чином, завдяки новому методу множинного доступу місткість мережі можна було збільшити в 3-6 разів.

У стандарті D-AMPS також застосовується інший спосіб модуляції — DQPSK (Differential Quaternary Phase Shift Keying), це різновид фазової модуляції (ФМ). Завдяки йому спектральну ефективність було збільшено до 1,62 біт/сек/Гц, що на 20% краще, ніж у GSM. Це дозволяє ефективніше використовувати частотний діапазон. Проте енергетична ефективність у D-AMPS нижча, ніж у GSM, що призводить до підвищених витрат електроенергії базовими станціями і прискореного розряду акумуляторів мобільних телефонів.

Для усунення надмірності голосового потоку в стандарті D-AMPS застосовується голосовий кодек під назвою VSELP (Vector Sum Excited Linear Prediction), який належить до сімейства мовних кодеків CELP (Code-Excited Linear Prediction - мовні кодеки з лінійним передбаченням). Після стиснення голосовий потік охоплює смугу 7,95 кбіт/сек (або 13 кбіт/сек) із якістю, що майже не поступається AMPS. Для кодека половинної швидкості (Half Rate) смуга становить 6,5 кбіт/сек із незначним погіршенням якості.

До D-AMPS війшли нові алгоритми: аутентифікації — CAVE (Cellular Authentication, Voice Privacy and Encryption) і шифрування — CMEA (Cellular Message Encryption Algorithm). На відміну від AMPS у цьому стандарті застосовується інтерлівінг (англ. Interleaving) для подолання швидких завмирань.

Перша комерційна мережа стандарту D-AMPS з'явилася 1990 року і швидко набула широкого розповсюдження в Північноамериканських країнах. D-AMPS здобув поширення ще у 80 країнах світу, зокрема, у Росії. Першу мережу стандарту D-AMPS у Росії було побудовано 1997 року в Красноярському краї.

Не дивлячись на значні переваги цього стандарту, D-AMPS має істотний недолік: змінити абонентський номер (оператора) не так легко, як у мережах стандарту GSM, де для цього досить лише змінити SIM-карту. Це призвело до поступового витіснення D-AMPS стандартом GSM.

Остаточна відмова від використання цього стандарту припадає на 2007-2008 роки. У Росії останню мережу цього стандарту було відключено наприкінці 2007 року.

Проте, попри програш GSM, стандарт D-AMPS надав мережам стільникового зв'язку новий функціонал, виявив недоліки і вказав нові вектори розвитку для подальших стандартів, що було враховано в нових системах стільникового зв'язку.

Загальний сервіс пакетної радіопередачі (англ. General Packet Radio Service, GPRS) — стандарт, який використовує не зайняту голосовим зв'язком смугу частот для передачі інформації. Використовується в мобільних пристроях для передачі MMS, WAP-серфінгу та повноцінного з'єднання з Інтернетом. Розрізняють так звані класи GPRS — рівень підтримки стандарту конкретним приладом. Існують класи від першого до дванадцятого — чим вищий клас, тим більшу швидкість передачі даних може, теоретично, забезпечити телефон.

Переваги GPRS

• висока середня швидкість передачі даних — 20-40 Кбіт/сек.;

• тарифікація GPRS-послуг не залежить від тривалості з'єднання;

• швидке та стабільне GPRS-з'єднання;

• можливість розмовляти по телефону та обмінюватись SMS-повідомленнями не розриваючи GPRS-з'єднання;

• ефективне використання енергоресурсів телефону при встановленому GPRS-з'єднанні.

Особливості GPRS

• при використанні GPRS дані формуються у пакети, які передаються одночасно кількома радіоканалами, при цьому дані радіоканали можуть послідовно використовуватись декількома користувачами;

• голосові виклики мають вищий пріоритет, ніж GPRS-з'єднання, тому передача пакетів даних відбувається тільки через вільні від голосових викликів радіоканали;

• GPRS сумісна з усіма найпоширенішими протоколами пакетної передачі даних (TCP/IP, X.25 і т.д.);

• швидкість передачі пакетів даних залежить від:

  • схеми кодування каналів, що реалізована у GPRS-мережі (у мережі UMC використовується схема кодування CS2, яка забезпечує швидкість до 13.4 Кбіт/сек. на радіоканал);

  • кількості радіоканалів на отримання або відправлення даних, які одночасно може підтримувати телефон;

  • завантаження мережі у місці здійснення передачі;

  • якості покриття мережі у місці здійснення передачі.

GPRS-обладнання

• Для того, щоб скористатися GPRS-послугами, необхідно мати мобільний телефон з підтримкою GPRS.

• Мобільні телефони з підтримкою GPRS поділяються на три класи:

  • телефони класу А — голосовий дзвінок і передача пакетів даних можуть здійснюватись одночасно;

  • телефони класу B — голосовий дзвінок і передача пакетів даних не можуть здійснюватись одночасно (при надходженні голосового виклику або SMS-повідомлення передача пакетів даних призупиняється і поновлюється після завершення дзвінка або отримання SMS-повідомлення);

  • телефони класу C — підтримують тільки передачу пакетів даних.