Отличительные черты 3 G . Принципы развития. Услуги 3 G .

Сотовые сети третьего поколения 3G

Отличительные черты 3G

Одним из наиболее грандиозных проектов в области сотовой связи начала 21 века является концепция IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000), предусматривающая создание нового семейства различных систем подвижной связи, объединенных под общим названием мобильных систем третьего поколения.

Отличительными чертами систем 3G, по замыслу их создателей, должны стать:

· доступность услуг связи в любом месте и в любое время, “связь всегда и везде”;

· существенное увеличение номенклатуры услуг, в первую очередь, услуг мультимедиа и беспроводного доступа в Internet;

· мобильный доступ ко всем ресурсам единого общемирового информационного пространства, интеграция услуг сетей фиксированной и мобильной связи;

· гибкий маркетинг, т.е. возможность комплектования набора услуг в зависимости от потребностей клиентов [17].

Характеристики 3G

Таблица 5 – Услуги 3G [17]

Вид услуги	Скорость передачи, кбит/с	Средняя длительность сообщения, с	Режим работы	Услуги
Голосовая связь	4-32	60	Коммутация каналов	Речь, голосовая почта
Низкоскоростной обмен данными	9,6-14,4	30	Коммутация пакетов	Короткие сообщения, определение местоположения
Передача коммутируемых данных	До 64	156	Коммутация каналов	Услуги сетей ISDN
Интерактивный обмен мультимедиа-данными	128-384	144	Коммутация пакетов	Видеотелефонная связь, передача изображений
Асимметричная передача мультимедиа-данных	384-2048	14-53	Коммутация пакетов	Работа с сетями Internet

Таблица 6 - Скорости передачи данных в сетях 3G

Степень мобильности абонента	Скорость движения абонента	Зона покрытия	Скорость передачи информации
низкая	до 3 км/ч	локальная	до 2048 кбит/с
средняя	3-12 км/ч	локальная	до 384 кбит/с
высокая	до 120 км/ч	широкая	до 144 кбит/с
очень высокая	до 500 км/ч	глобальная	до 64 кбит/с

Как видно из таблиц 5 и 6, разработка систем третьего поколения требует новых технических решений.

Прежде всего, необходима разработка новых радиоинтерфейсов, позволяющих передавать информацию со скоростью до 2048 кбит/с. Увеличение скорости передачи на радиоинтерфейсе влечет за собой расширение полосы частот радиоканала, требует выбора спектрально эффективных видов модуляции и радиодоступа. Актуальной в этих условиях становится проблема распределения спектра частот для систем 3G.

Во-вторых, повышение пропускной способности сетей связи должно быть обеспечено без значительных затрат на развитие и изменение действующих физических каналов связи. Наиболее прогрессивным решением этой проблемы является преимущественное использование коммутации пакетов в сетях 3G, а не коммутации каналов.

В-третьих, необходима разработка малогабаритных универсальных терминалов, способных работать в различных сетях мобильной связи III поколения и удовлетворять требованиям различных стандартов семейства 3G.

 

Радиоинтерфейсы 3G

В Европе смогли выработать единую политику перехода к системам третьего поколения. Европейский подход базируется на успешном десятилетнем опыте разработки и внедрения GSM, а также на достаточно строгой политике регулирования телекоммуникационных рынков и правил сертификации и лицензирования оборудования мобильной связи. Европейская концепция создания систем мобильной связи третьего поколения получила название UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). В рамках этой концепции было представлено два проекта стандартов, разработанных Европейским институтом телекоммуникационных стандартов ETSI:

* UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access);

* DECT EP (Digital Enhanced Cordless Telecommunications ETSI Project).

В результате сложной совместной работы конкурирующие стороны сумели согласовать 5 вариантов радиоинтерфейсов для наземных сетей связи:

• IMT-DS (Direct Spread);
• IMT-TC (Time Code);
• IMT-FT (Frequency Time);
• IMT-MC (Multi-Carrier);
• IMT-SC (Single-Carrier).

Основные различия этих интерфейсов определяются методом многостанционного доступа к каналам связи и способом дуплексного разноса.

Радиоинтерфейсы систем третьего поколения основаны на двух методах многостанционного доступа: TDMA и CDMA.

Технология TDMA предполагает использование всеми абонентами некоторого общего частотного ресурса при выделении каждому из них своего временного интервала, в течение которого он получает возможность передавать информацию. Для повышения пропускной способности сети связи TDMA, как правило, используется совместно с частотным разделением каналов.

Метод многостанционного доступа с кодовым разделением каналов CDMA основан на использовании сигналов с расширенным спектром и одновременной передачей большого числа сигналов в общей полосе частот. В системе отсутствует фиксированное закрепление каналов, а их разделение производится по виду кодовой последовательности абонента.

Способ дуплексного разноса каналов связи определяет возможность обмена информацией по одной радиолинии в обоих направлениях:

· при частотном дуплексном разносе (FDD – Frequency Division Duplex) прием и передача информации осуществляются на различных частотах;

· в режиме временного дуплексного разноса (TDD – Time Division Duplex) обмен информацией производится по одной линии связи (на одной несущей частоте) за счет уплотнения каналов приема и передачи в разных временных интервалах.

Радиоинтерфейс IMT-DS построен на базе технологии WCDMA (Wideband Code Division Access) – широкополосном многостанционном доступе с кодовым разделением каналов с прямым расширением спектра (DS – Direct Spread) в полосе частот около 5 МГц и использованием частотного дуплексного разноса. Тактовая скорость – 3,84 МГц.

Радиоинтерфейс IMT-TC основан на кодово-временном разделении каналов TDMA/CDMA с временным дуплексным разносом и предназначен для организации связи в непарных полосах частот. Полоса частот также находится в пределах 5 МГц, а тактовая скорость совпадает с IMT-DS (3,84 МГц).

В радиоинтерфейсе IMT-FT используется комбинированный частотно-временной дуплексный разнос и возможна работа как в парных, так и в непарных полосах частот. Он представляет собой расширенный стандарт системы с микросотовой структурой DECT EP, подготовленный ETSI. В стандарте возможны три скорости передачи информации на радиоинтерфейсе (1152, 2304 и 3456 кбит/с), что стало возможным благодаря использованию новых методов модуляции.

Радиоинтерфейс IMT-MC базируется на модификации многочастотной системы с кодовым разделением каналов cdma2000, а увеличение пропускной способности основано на одновременной передаче сигналов на нескольких несущих с частотным дуплексным разносом.

Радиоинтерфейс IMT-SC основан на развитии американского проекта UWC-136, представляющего одночастотную систему TDMA для применения в парных полосах частот [17].

Услуги 3G

Основной отличительной особенностью мобильных систем третьего поколения является возможность передачи мультимедийной информации с высоким качеством.

· С внедрением систем третьего поколения абонентам будет обеспечен сервис, сравнимый по уровню с фиксированными сетями связи. При этом он будет предоставляться в любом месте. Владельцы мобильных терминалов смогут пользоваться высокоскоростным доступом к Internet, услугами видеотелефонии и видеоконференц-связи. Становится возможным прием самых разнообразных широковещательных программ, включая даже телевизионные программы.

· С внедрением мобильных систем третьего поколения становится возможным создание эффективных комплексных систем дистанционного контроля охраняемых объектов. Контроль за безопасностью различных компонентов объекта может быть легко организован с помощью различных датчиков и портативных видеокамер, а передача этой информации может осуществляться по каналам сетей 3G. Следует отметить, что важным преимуществом подобных систем является отсутствие необходимости получения специального разрешения на использование радиочастот.

· Возможность быстрого получения справочной информации из открытых и закрытых баз данных может значительно повысить эффективность деятельности сотрудников служб безопасности. Определенный объем аналитической работы может проводиться непосредственно на месте происшествия. Возрастает оперативность принятия решений в самых различных ситуациях.

· Сочетание услуг систем навигации и высокоскоростной передачи больших объемов информации по сетям 3G позволит создавать мощные системы местоопределения подвижных объектов, которые могут использоваться в различных сферах обеспечения безопасности.

· В сетях 3G, в особенности основанных на системах с кодовым разделением каналов, достигается высокая скрытность и конфиденциальность связи, что крайне важно для специальных приложений.

· Ожидается, что наибольшая степень внедрения мобильных систем будет достигнута в сфере коммерции и бизнеса. Прежде всего, будет значительно расширен объем банковских услуг, предоставляемых с помощью мобильных терминалов. Это будут различные платные информационно-справочные услуги, электронные платежи и другие банковские операции.

· Применения мобильной связи в сфере предоставления индивидуальных услуг (домашняя среда, образование, развлечения и т.п.) с развитием передачи мультимедийной информации становятся самостоятельным и очень емким рынком. Услуги третьего поколения включают сервис, предоставляемый технологией домашней виртуальной среды VHE (Virtual Home Environment), идея которой состоит в предоставлении абоненту услуг, адаптированных под его требования, независимо от используемых технологий радиодоступа, сетевых стандартов, абонентского оборудования [17].