2 Огляд ринку мобільного зв'язку третього покоління

2.1 Мережа третього покоління: передумови й історія розвитку

За останні 20 років революція в сфері мобільних телекомунікацій знову й знову доводила, що інновації, економічна ефективність і універсальність досяжні тільки завдяки відкритим стандартам і конкуренції. За даними ITU, в 1986 році було всього 1,4 мільйонів абонентів мобільному зв'язку, тоді як число фіксованих телефонних ліній становило 410 мільйонів [7]. Наприкінці 90х у деяких країнах кількість мобільних телефонів перевищила число фіксованих ліній, і таких країн стає усе більше.

3G (від англ. third generation – «третє покоління»), технології мобільного зв'язку третього покоління – набір послуг, який поєднує як високошвидкісний мобільний доступ з послугами мережі Інтернет, так і технологію радіозв'язку, який створює канал передачі даних [8].

Планування 3G почалося ще в 1985 році, коли Міжнародний союз електрозв'язку (ITU) передбачив потребу в більш ємних і складних послугах, ніж ті, що здатні забезпечити численні аналогові технології мобільного зв'язку того часу. За п'ятнадцять років приголомшливий успіх GSM (Global System for Mobile Communications) і SMS (Short Message Service) довів вірність планів 3G – люди прагнуть використовувати свої мобільні телефони не тільки для розмов. Недавнє впровадження й розвиток Gsm-операторами сервісу MMS (Multimedia Messaging Service) в усьому світі з усією очевидністю свідчить про наявність попиту на послуги передачі по мобільних мережах інформаційно-насичених повідомлень.

Після 1985 року з'явилася безліч планів і розробок, спрямованих на пошук найкращої технології 3G. В 1998 році після численних перехресних оцінок і випробувань організації по стандартизації з Європи, США, Японії й Кореї об'єдналися в союз «Програма партнерства третього покоління» (3G Partnership Project, 3GPP) для просування Wideband CDMA (WCDMA) у якості найбільш відповідної радіотехнології, на яку слід переходити індустрії GSM, що зростає.

Згодом версія 3G від 3GPP – UMTS (Universal Mobile Telephone System) – стала домінуючим світовим стандартом. Майже всі ліцензії 3G, видані у світі на сьогоднішній день, належать до технології WCDMA.

Перші ліцензії 3G – на базі WCDMA – в 1999 році видав уряд Фінляндії, після якої в 2000-2001 роках почали й інші країни. Однак 3GPP тоді ще не випустила набір придатних до практичного застосування специфікацій на устаткування UMTS, і його довелося чекати. Лише в березні 2002 року, коли завершився процес досягнення індустрією консенсусу, вийшла специфікація Release 99, яка включає все, що необхідно для впровадження комерційних мереж 3G. Після цього багато операторів змогли приступити до створення мереж 3G.

GSM використовує технологію, що називається множинним доступом з поділом за часом (time division multiple access, TDMA), яка дозволяє передавати більш одного дзвінка по одній смузі радіочастоти, розділяючи її на таймслоти. Це означає, що кожний дзвінок займає виділений канал зв'язку між трубкою й базовою станцією усередині гнізда мережі й використовує цей канал по черзі з іншими дзвінками, дані передаються зі швидкістю 9,6 Кбіт/с, а голос зі швидкістю 12,2 Кбіт/с. Якщо для голосового зв'язку, де навантаження передбачуване, цього достатньо, то для високошвидкісних послуг така технологія непридатна. Спектр є обмеженим ресурсом, і потенціал GSM для передачі даних невеликий, хоч ця технологія й краще аналогової, яка вимагає виділеної частотної смуги для кожного окремого дзвінка [7]. У таблиці 2.1 представлена історія розвитку мобільної мережі [7].

Таблиця 2.1 – Історія розвитку мобільної мережі

1G	2G	3G
NMT	GSM	WCDMA для нових частотних діапазонів EDGE для існуючих частотних діапазонів
– з'явилася на початку 80-х; – аналогова; – голос (дані); – роумінг у скандинавських й деяких інших європейських країнах.	– з'явилася на початку 2000-х ; – голос, високошвидкісна передача даних з комутацією пакетів (GPRS); – шифрування; – SMS і MMS; – глобальний роумінг.	– з'явилася на початку 2000; – голос; – дуже висока швидкість передачі даних; – мобільний Інтернет; – MMS multi-call; – відеопотоки.

Ще в 1985 році регулюючі організації передбачили, що майбутнє мобільного зв'язку за мультимедіа – передачею голосу, відео й даних. Тому в 1985 році ITU, всесвітня головна регулююча організація в сфері електрозв'язку, приступила до планування цифрової стільникової технології нового покоління – Future Public Land Mobile Telecommunications Systems (FPLMTS), яка згодом стала називатися IMT-2000. Завданням FPLMTS було забезпечення в загальному міжнародному частотному діапазоні широкосмугових мультимедійних бездротових послуг і стандартизованих, сумісних технологій. Для цієї мети передбачалося виділити частотний діапазон у районі 2000 Мгц.

Дослідницькі проекти в області технології мобільного зв'язку третього покоління мали безліч абревіатур – RACE 1, RACE2 ACTS, FAMOUS, CODIT, ATDMA і FRAMES – і поступово виконувалися в продовження другої половини 80- х і до середини 90-х.

Особливо важливе значення мали розробки CODIT (Code Division Testbed) і ATDMA (Advanced Time Division Multiple Access). У цих проектах досліджувалися широкосмугові технології радіодоступу Code Division Multiple Access (CDMA) і Time Division Multiple Access (TDMA) як багатообіцяючі для 3G.

В 1998 році стандарти й частоти досить упорядкувалися, щоб розроблювачі змогли приступити до випробувань різних систем 3G. NTT Docomo, японський мобільний оператор, вибрав стандарт WCDMA і за допомогою термінала Nokia у вересні 1998 року зробив дзвінок, який вважається першим телефонним дзвінком 3G. У лютому 1999 року Nokia взяла участь у першому дзвінку WCDMA через телефонну мережу загального користування, що комутирується. Дзвінки робилися з використанням Wcdma-термінала в досвідченій мережі Nokia у Фінляндії й проходили через базову станцію WCDMA і комутуючі центри Nokia GSM Mobile, підключені до мережі PSTN. У березні 1999 року, Міністерство транспорту й зв'язку Фінляндії видало перші у світі 3G-ліцензії на 20-літній строк компаніям Sonera, Radiolinja, Telia Mobile і Suomen Kolmegee. У грудні 1999 року була анонсована перша версія 3GPP. Ця специфікація, що розроблювалась організаціями по стандартизації в тіснім співробітництві з технологічними фірмами, визначає конструктивні блоки для кожної частини служби 3G – радіомережу, центральну мережу, термінали, OSS і вимоги сумісності з мережами 2G і 2,5G. 3G містить безліч технологічних новинок, і 3GPP забезпечує єдність і тісну взаємодію з іншими галузевими групами в різних секторах інформаційних технологій, такими як Internet Engineering Task Force (IETF), World Wide Web Consortium (W3C), WAP Forum, група MPEG і проект Digital Video Broadcasting (DVB).

У жовтні 2004 року Nokia і італійська Vodafone Omnitel здійснили перший у світі дзвінок Voip у мережі, в якій голосові дзвінки й запити даних з комутацією каналів транспортуються по базовій Ip-мережі. Це не тільки відкривало масу можливостей для нових послуг, але й дозволило відвідувати Інтернет і відправляти e-mail, не перериваючи розмови по телефону. Підтримка цією версією 3GPP технології HSDPA дозволило довести максимальну швидкість завантаження даних до 10 Мбіт/с [7].

На сьогоднішній день у мережах 3G забезпечується надання двох базових послуг: передача даних і передача голосу. Згідно з регламентами ITU мережі 3G повинні підтримувати наступні швидкості передачі даних:

– для абонентів з високою мобільністю (до 120 км/ч) – не менш 144 кбіт/с;

– для абонентів з низькою мобільністю (до 3 км/ч) – 384 кбіт/с;

– для нерухливих об'єктів – 2,048 Мбіт/с.

Основні тренди в мережах 3G:

– перевага трафіка data-cards (Usb-Модеми й Pcmcia- Карти для ноутбуків) над трафіком телефонів і смартфонів 3G;

– постійне зниження ціни 1 Мб трафіка, обумовлене переходом операторів до більш досконалих і ефективних технологій [8].

Мережі 3G відрізняються підвищеною екологічною безпекою.