Сети третьего поколения
Информационные сети третьего поколения обладают более высокой скоростью передачи и приема данных, чем сети второго поколения. Эти сети и их оконечное оборудование являются широкополосными. Основная задача, которая ставится перед сетями третьего поколения, — это обеспечение широкополосной связи, включающей обмен голосом, музыкой, видео и графикой, видеотелефонию, видеоконференции в любой точке земного шара при использовании мобильных терминалов. Они должны обеспечить глобальный роуминг и высокоскоростной доступ в Интернете и интранете, передачу деловой, развлекательной и образовательной информации. Информационные сети третьего поколения являются цифровыми радиосетями на основе технологии пакетной передачи данных IP. Они работают на частотах дециметрового диапазона, как правило, в диапазоне около 2 ГГц.
От сетей второго поколения сети третьего поколения отличаются индивидуализацией, т.е. присвоением каждому абоненту IP-адреса. Оплата в таких сетях осуществляется за предоставленный трафик. В соответствии со стандартами мобильной связи сети третьего поколения должны обеспечивать:
— качество передачи речи, сравнимое с качеством передачи в проводных сетях связи;
— высокий уровень безопасности;
- национальный и международный роуминг;
— поддержку нескольких местных и международных операторов;
— эффективное использование спектра частот;
— пакетную и канальную коммутации;
- поддержку многоуровневых сотовых структур;
— взаимодействие с системами спутниковой связи;
- поэтапное наращивание скорости обмена данными вплоть до 2 Мбит/с.
Система связи IMT-2000 относится к системам связи третьего поколения 3G (3Generation). Она определена "Международным союзом электросвязи" (International Telecommunication Union, ITU) "как открытый международный эталон большой емкости, как подвижная система электросвязи, включающая в себя земной и спутниковый компоненты". Технология коммутации пакетов в этой технологии является базовой. IMTS (Improved mobile telephone system) — это усовершенствованная система подвижной телефонной связи.
Рекомендации по созданию мобильной универсальной системы третьего поколения IMT-2000 были опубликованы в 1991 г. Для этой системы были выделены диапазоны частот 1885-2025 и 2110-2200 МГц. Предусматривалось, что она будет максимально использовать технологии сетей GSM, CDMA и др. Первые версии стандартов IMT-2000 обеспечивали передачу смешанного трафика речи, данных и мультимедиа в комбинированных сетях с коммутацией каналов и пакетов. При этом достигались скорости передачи до 144 кбит/с для объектов, движущихся со скоростью автомобиля, 384 кбит/с — для скорости пешехода и 2,084 Мбит/с — для стационарного положения в пикосетях.
Эта система обеспечивает роуминг во всемирном масштабе, предусматривает наличие наземных и спутниковых компонентов, полномасштабный доступ к цифровым сетям с интеграцией служб, полный набор услуг мультимедиа с возможностью их гибкого комплексирования.
Стандарт IMT-2000 (International Mobile Telecommunications 2000) для сетей 3G IMT-2000 объединяет пять стандартов: UMTS (WCDMA), CDMA2000 (IMT-MC), TD-CDMA (TD-SCDMA), DECT и UWC-136. Наибольшее распространение из них получили UMTS (W-CDMA) — в Европе, в том числе и в России, CDMA2000 (IMT-MC) - в США и Азии, TD-CDMA (TD-SCDMA) -в Китае. Стандарты DECT и UWC-136 играют вспомогательную роль. К базовым услугам информационных сетей 3G относятся голосовая связь и передача данных. Согласно регламентам ГШ, сети третьего поколения 3G должны поддерживать следующие скорости передачи данных:
- для абонентов с высокой мобильностью (до 120 км/ч) — не более 144 кбит/с;
- для абонентов с низкой мобильностью (до 3 км/ч) — 384 кбит/с;
- для неподвижных объектов — 2048 кбит/с. 1МТ-2000 обеспечивает высокую скорость передачи данных как внутри помещений, так и на открытой местности.
Система UMTS. В 2002 г. европейским комитетом по радиосвязи ERC разработана программа по созданию мобильной универсальной системы связи UMTS, призванной удовлетворить потребности массового рынка в новых условиях по доступной цене. К новым условиям в первую очередь относится использование широкого спектра портативных терминалов — мобильных телефонов, КПК, ноутбуков, смартфонов, коммуникаторов, имеющих возможность выходить в Интернет и обеспечивающих связь в любом месте. Скорости передачи данных в этой системе должны доходить сначала до 2 Мбит/с, а затем до 155 Мбит/с. Строительство сетей UMTS началось в 2003 г.
Для систем третьего поколения ITU утвердил пять различных спецификаций радиоинтерфейсов наземных сетей подвижной связи:
- IMT-DS (Direct Spread, WCDMA/UTRA FDD);
- IMT-MC (Multi Carrier, CDMA2000);
- IMT-TC (Time-Code, UTRA TDD/TD-SCDMA);
- IMT-SC (Single Carrier, UWC-136);
- IMT-FT (Frequency Time, DECT). Разнообразие технологических решений ITU продиктовано тем, что в разных странах сложились свои собственные технические и экономические условия для перехода к 3G. Однако в последнее время наметились два основных направления, по которым движется развитие связи нового поколения.
Наибольшее распространение в мире получили системы, базирующиеся па стандартах IMT-DS (UMTS) и IMT-MC (CDMA2000).
Стандарт UMTS (Universal Mobile Telecommunications System — универсальная система мобильной электросвязи) известен и как WCDMA. Он является усовершенствованием стандарта GSM на базе протоколов EDGE и GPRS. Это позволяет наряду с голосовой связью осуществлять пакетную передачу данных. Переход сети GSM в сеть третьего поколения WCDMA/UMTS базируется на использовании существующей инфраструктуры GSM и переходе на другой тип радиосигнала WCDMA (широкополосный CDMA). Для мобильного абонента скорость передачи в радиоканале достигает 2 Мбит/с. Технология WCDMA предназначена для использования в системах, работающих в частотном диапазоне 2 ГГц. Применение системы UMTS/WCDMA позволит операторам сотовой связи предоставлять беспроводные мультимедиауслуги, просмотр веб-страниц, доступ к корпоративным сетям.
Система CDMA2000 стала первым в мире коммерчески реализованным стандартом сотовой связи третьего поколения. Сейчас на ее базе работает большое количество коммерческих сетей в Азии, Европе и Америке.
Скорость доступа для стандарта CDMA2000 IX средняя в движении равна 60—100 кбит/с. А для стандарта CDMA2000 lxEV-DO пиковая скорость составляет 2,4 Мбит/с, средняя в движении — 490—600 кбит/с, а средняя фиксированная — 980—1200 кбит/с.
Услуги передачи данных для стандарта CDMA2000 IX:
• многопользовательские игры с графическим интерфейсом;
пересылка фотографий, сделанных сотовым аппаратом;
• мобильная навигация. Поиск объектов.
Услуги передачи данных для стандарта CDMA2000 lxEV-DO:
• просмотр трейлеров видеофильмов;
• просмотр живых видеотрансляций.
Стандарт CDMA2000 lxEV-DO обеспечивает скорость передачи данных до 2,4 Мбит/с, что делает сопоставимыми мобильный офис и стационарное рабочее место. Сотовый телефон и карманный компьютер в этом случае могут принимать радио и телевидение. Он используется в России в качестве стандарта сетей поколения 3G.
К сетям третьего поколения относится и сеть стандарта IMT-MC 450 (International Mobile Telecommunications -Multi-Carrier), основанная на технологии CDMA2000.
Технология EV-DO (Evolution Data Only) представляет собой надстройку над уже существующими сетями CDMA2000 1х. Сети, построенные на ее базе, относятся к сетям третьего поколения. Версия этого стандарта — Rel.O (CDMA2000 lx EV-DO rel.O) — обеспечивает скорости обмена данными 2,4/0,153 Мбит/с (Downjink) / (Uplink). В Российской Федерации эти сети использует компания SkyLink.
При проектировании сетей стандарта EV-DO было учтено, что объем информации, передаваемой от оператора к абоненту, как правило, значительно превышает объем данных, которые идут в обратном направлении. В среднем абонент принимает в 4 раза больше данных, чем передает. Использование в этой технологии протокола L2TP обеспечивает туннелирование данных. Это позволит мобильным компьютерам иметь постоянную связь с VPN-сетью предприятия на высокой скорости. Используя эту технологию, мобильный торговый представитель компании сможет быстро обратиться к серверу VPN своей компании и сразу же предоставить клиенту информацию о товарах, имеющихся на складе компании. Мобильным может быть не только клиент, но и сервер VPN. Технология EV-DO предусматривает возможность присвоения терминалу статического IP-адреса и удобную работу в рамках доменов.