Четвертое поколение мобильной связи (4G)

В марте 2008 года сектор радиосвязи Международного союза электросвязи (МСЭ-Р) определил ряд требований для стандарта международной подвижной беспроводной широкополосной связи 4G, получившего название спецификаций International Mobile Telecommunications Advanced (IMT-Advanced), в частности установив требования к скорости передачи данных для обслуживания абонентов: скорость 100 Мбит/с должна предоставляться высокоподвижным абонентам (например, поездам и автомобилям), а абонентам с небольшой подвижностью (например пешеходам и фиксированным абонентам)должна предоставляться скорость 1 Гбит/с.

Так как первые версии мобильного WiMAX и LTE поддерживают скорости значительно меньше 1 Гбит/с, их нельзя назвать технологиями, соответствующими IMT-Advanced, хотя они часто упоминаются поставщиками услуг, как технологии 4G. \

Основной, базовой, технологией четвёртого поколения является технология ортогонального частотного уплотнения OFDM (англ. Orthogonal Frequency-Division Multiplexing – мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов). Кроме того, для максимальной скорости передачи используется технология передачи данных с помощью N антенн и их приёма М антеннами – MIMO (англ. Multiple Input/Multiple Output – множество входов/множество выходов). При данной технологии передающие и приёмные антенны разнесены так, чтобы достичь слабой корреляции между соседними антеннами.

Таким образом, эволюцию стандартов мобильной связи можно представить в следующем виде:

 

Сравнительные характеристики стандартов различных поколений мобильной связи можно свести в следующую таблицу:

Табл. 3. Эволюция мобильной телефонии

1G	2G	3G
§ Аналоговая телефония § Мобильность § Базовые услуги § Несовместимость стандартов	§ Цифровая телефония и передача сообщений § Мобильность и роуминг § Поддержка передачи данных § Дополнительные услуги § Полуглобальное решение	§ Широкополосная передача данных и передача речи по протоколу IP (VoIP) § Мобильность и роуминг § Сервисная концепция и модели § Глобальное решение
c 1980-х	c 1990-х	c 2000-х

Пятое поколение мобильной связи (5G)

В настоящее время ведутся научно-исследовательские работы в направлении разработки и создания сетей 5G. К сетям пятого поколения заявлены следующие требования (в сравнении с LTE):

- Рост в 10-100 раз скорости передачи данных в расчете на абонента;

- Рост в 1000 раз среднего потребляемого трафика абонентом в месяц;

- Возможность обслуживания большего (в 100 раз) числа подключаемых к сети устройств;

- Многократное уменьшение потребление энергии абонентских устройств;

- Сокращение в 5 и более раз задержек в сети;

- Снижение общей стоимости эксплуатации сетей пятого поколения.

Разработкой сетей 5G занимаются несколько стран по всему миру.

Опишите стандарт GSM.

Системы GSM существуют на каждом континенте, и сокращение «GSM» (Global System for Mobile System) обозначает «Глобальная система для мобильной связи».

Уникальная особенность GSM, которая отсутствует в старых аналоговых системах, — Служба передачи коротких сообщений (SMS — Short Message Service). SMS — двунаправленное обслуживание коротких алфавитно-цифровых (не свыше 160 байтов) сообщений. Сообщения транспортируются способом с промежуточным накоплением (store-and-forward fashion). При соединении между двумя абонентами SMS-сообщение можно передать третьему абоненту и получить подтверждение. SMS может также использоваться в широковещательном режиме, чтобы послать такие сообщения, как модификации трафика или модификации новостей. Сообщения могут также быть сохранены в SIM-карте абонента (SIM — Subscriber Identification Module) для использования в дальнейшем.

Дополнительно стандартизован широкий спектр особых услуг (включение в закрытую группу пользователей передача вызова, оповещения о тарифных расходах).

Они включают несколько вариантов переадресации вызова и запрет на вызов при входящей и исходящей связи, например, при роуминге (изменении местоположения) в другой стране. Осуществляются такие услуги, как идентификация вызывающего абонента, режим «ждущий вызов», многосторонняя (конференц-) связь.

Важной услугой признается стандарт «закрытой группы». Закрытая группа пользователей (CUG — Closed User Group) — это группа абонентов, в которой устанавливается соединение и происходит обмен информацией преимущественно в пределах этой группы. Возможно предоставление входящей и исходящей связи вне этой группы. При этом абонентам при связи внутри группы предоставляются льготы. Примером такой группы является связь внутри членов одной семьи. Обычно компании сотовой связи предоставляют при такой связи абонентам пониженный тариф или бесплатную связь.

Следующая услуга: сопровождающий вызов обеспечивает переадресацию входящего вызова на номер абонента стационарной сети.

В режиме «ждущий вызов» при занятости абонента входящий вызов ставится в режим ожидания освобождения предыдущего соединения. Абонент, к которому адресован вызов, получает предупреждающий сигнал. Абонент может:

• завершить предыдущий вызов;

• кратковременным нажатием рычага трубки перейти на новое соединение;

• после разговора по новому соединению вернуться к старому и повторить это многократно.

Все перечисленные соединения относятся к группе дополнительных видов обслуживания, которые реализуются в сетях ISDN и современных сетях PSTN.

 

Опишите стандарт CDMA.

Система CDMA в развитии телекоммуникаций области

Состав оборудования сетей стандарта CDMA во многом сходен с составом оборудования сетей стандарта GSM и включает в себя ПС и БС, цифровые коммутаторы, центр управления и обслуживания, различные дополнительные системы и устройства, функциональное сопряжение элементов системы осуществляется с помощью ряда интерфейсов [5]. Архитектура сотовой сети и системы стандарта CDMA представлена в приложении Б.

 

 

 

Приведу основные характеристики CDMA и их краткое описание, определяющее достоинства и перспективность систем сотовой связи с кодовым разделением каналов.

Характеристики и их описание.

Высокая пропускная способность.

Полевые испытания, проводившиеся в различных условиях, подтвердили, что при высокой нагрузке пропускная способность систем CDMA в среднем в 15 раз превышает пропускную способность аналоговых систем

Высококачественная связь.

Вокодер, работающий на переменной скорости передачи, обеспечивает преобразование речевых сигналов в цифровую форму и высококачественное воспроизведение речи. Фоновые сигналы заглушаются даже при большой нагрузке. Метод мягкой передачи абонента (переключения абонента с одного радиоканала на другой), применяемой в системах CDMA, обеспечивает почти прозрачную передачу вызовов между сотами. Такой надежный метод передачи практически исключает потерю вызовов и снижает нагрузку на коммутационное оборудование.

Возможность введения новых функций.

Цифровые сигналы управления позволяют организовать целый ряд служб передачи данных, которые можно добавлять по мере того, как компания-оператор будет вводить новый услуги. Вокодер с переменной скоростью передачи и предусмотренная возможность передачи данных позволяют вводить различные уровни обслуживания.

Секретность связи.

Цифровая форма сигналов, передача в широкой полосе частот, защита информации для каждого адресата - все это обеспечивает значительно более высокую, чем в других системах, секретность связи. Простота перехода (и совместимость с аналоговыми системами) CDMA позволяет почти утроить существующую в аналоговых сетях пропускную способность и обеспечивает более высокое качество обслуживания. Пропускная способность и радиопокрытие позволяют вводить CDMA при значительно меньшем числе сот, чем на существующих сетях.

Цена и наличие оборудования

Существующие оценки стоимости системы CDMA в отношении сетевого и абонентского оборудования показывают, что по стоимости эта система эквивалентна существующим аналоговым системам. Более высокая пропускная способность позволяет организовать связь при значительно меньшем числе сот, чем в аналоговых системах и системах с TDMA, что снижает капитальные и эксплуатационные затраты. Проверенная технология заказных интегральных схем позволила свести технологию сложных схем CDMA к очень простым решениям.

Современные технологии связи с первых дней работы позволяют уходить от непроизводительного труда на всех этапах, начиная с проектирования и заканчивая строительством и эксплуатацией. Оценена простота проектирования и монтажа системы CDMA.

Данная система сразу стала популярной. За ней закрепился стабильный спрос, характерный, впрочем, для всех радиосистем, которые создают возможность немедленной установки телефона в тех районах, куда годами не доходили проводные сети. Это одноэтажные массивы городов, загородные дачные участки, пригородные хозяйства.