Технологии коммуникации четвёртого и пятого поколения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Саровский государственный физико-технический институт"

Физико-технический факультет

Кафедра прикладной математики и информатики

Системное и прикладное программное обеспечение

Реферат по теме:

"Технологии коммуникации четвёртого и пятого поколения"

Студент:

Бусалов А.А.

Преподаватель:

Марунин А.В.

Саров - 2011

Содержание

Введение

1. Развитие технологии коммуникации четвёртого поколения(4G)

2. Технология 4G

3. Продукты с 4G и доступность сетей 4G (для рынка США)

4. Технологии коммуникации пятого поколения(5G)

5. 5G-сети сменят 3G через 10 лет

6. 5G уже в России!

Заключение

Литература

Введение

Бурное развитие мобильности и Всемирной Паутины привело к тому, что сегодня новейшие коммуникационные сервисы, предлагаемые операторами сотовой связи, касаются именно Интернета, возможностей передачи более высококачественного звука, а в недалеком будущем и видео. Однако всё это требует широких каналов связи. Наиболее распространённый стандарт на территории Европы - это сотовая сеть второго поколения, носящая название GSM (сокращенно от Global System for Mobile telecommunications). Скорость передачи данных внутри неё не превышает 9,6 кбит/с, что очень мало даже по меркам десятилетней давности.

Решить проблему узкого канала сетей GSM был призван стандарт GPRS (General Packet Radio Service), известный как 2.5G или поколение "два с половиной". Такое название он получил по той причине, что стал промежуточным между вторым (2G) и третьим (3G) поколением. По сути, это надстройка над GSM, чтобы сделать доступным (то есть более быстрым и дешёвым) пользование сетью Интернет.

Сотовая связь третьего поколения сегодня предлагает такие сервисы, как видеозвонок и высокоскоростной мобильный доступ в Интернет. Тем не менее, это далеко не предел развития современных технологий. Уже сейчас разрабатывается и тестируется четвёртое поколение мобильных сетей. Из главных его преимуществ можно выделить следующие: высокие скорости передачи данных, сравнимые с наземными сетями; возможность передачи высококачественного звука и видео; объединение существующих стандартов связи (2G, 3G, Wi-Fi, WiMAX и др.) в единый совместимый стандарт.

1. Развитие технологии коммуникации четвёртого поколения (4G)

Впервые о сетях 4-го поколения (4G) заговорило известное американское Агентство перспективных исследовательских оборонных проектов (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA), в число многочисленных разработок которого входит интернет - то, без чего практически невозможна жизнь современного человека. Идею сразу подхватила японская компания NTT DoCoMo, предоставляющая услуги сотовой связи, и стала ее усиленно продвигать. Вскоре в 50 километрах от Токио, в уютном и живописном местечке на берегу моря, расположился исследовательский центр DoCoMo со штатом в 1200 человек (6-я часть всех сотрудников компании). Одновременно в годовой бюджет фирмы заложили расходы на новый проект, сумму немалую - более миллиарда долларов, около 3% от общего оборота оператора. Только одно это показывает, насколько серьезно японцы отнеслись к предмету.

В марте 2004 года случилось во многом знаковое событие - NTT DoCoMo решила ознакомить журналистов с результатами исследований. Стоит ли говорить о том, какой ажиотаж поднялся? До того представителей масс-медиа не пускали даже в сам город, где проводились разработки нового стандарта, не говоря уже о лабораториях. Возможно, поэтому буквально на следующий день после экскурсии по исследовательскому центру многие газеты и журналы (в том числе иностранные) запестрили новостями о скорой революции в области связи. Правда, сроки, обозначенные в первых статьях о перевороте в сотовой связи, оказались слишком оптимистичными - некоторые журналисты "предвидели" запуск 4G уже в 2007-2008 годах. В действительности же повсеместное внедрение 4G началось лишь в 2010 году, а локальное использование было доступно в 2008.

Сейчас во многих технически развитых странах ещё используются технологии 3G и 3,5G. Впрочем, многие страны стремятся сразу перейти к сетям 4G, "перескочив" 3G. По этому же стандарту строятся сети в США, Японии, Корее, Китае и Никарагуа. 14 декабря 2009 года Шведская телекоммуникационная компания TeliaSonera объявила о запуске первой в мире коммерческой сети четвёртого поколения стандарта LTE в Стокгольме и Осло. Первым городом в России, поддерживающим стандарт LTE, стала Казань. мобильный трафик протокол lte

С технической точки зрения, основное отличие сетей четвёртого поколения от третьего, заключается в том, что технология 4G полностью основана на протоколах пакетной передачи данных, в то время как 3G соединяет в себе передачу голосового трафика и "пакетов". Для "голоса" в 4G предусмотрена технология VoIP, позволяющая совершать голосовые звонки, применяя быструю "пакетную" передачу данных.

Международный союз электросвязи и 4G Alliance (основными участниками которого является ZTE Corporation и другие китайские компании) определяют технологию 4G как следующий этап развития беспроводной телекоммуникации, которая позволит достичь скорости передачи данных до 1 Гбит/с в условиях стационарного применения и до 100 Мбит/с в условиях обмена данными с мобильными устройствами доступа. Технология 4G, в частности, позволит абонентам смотреть многоканальные телетрансляции высокой чёткости и управлять домашней бытовой техникой с помощью мобильного устройства, совершать дешёвые междугородные телефонные звонки.

Для этой системы связи используется диапазон сантиметровых волн (3600MHz), не так хорошо проходящих через здания, как дециметровые волны 3G системы. Сантиметровые волны при высоких уровнях сигнала могут оказывать биологическое воздействие, возможно поэтому стандарт 4G не принят МККР.

Оператор сотовой связи МТС запустил в коммерческую эксплуатацию сеть четвертого поколения (4G) на базе технологии LTE в Узбекистане. Сеть развернута в центральной части Ташкента в частотном диапазоне 2,5-2,7 ГГц, лицензию на использование которого узбекская дочерняя компания МТС получила в октябре 2009 года. Поставщиком оборудования для строительства сети является китайская Huawei Technologies.

ИП ООО COSCOM (предоставляющее свои услуги под торговой маркой UCell), второй оператор сотовой связи в Узбекистане, сообщает о запуске мобильной сети четвертого поколения 4G, работающего по протоколу LTE (Long-Term Evolution). Теперь компания может предложить услуги на базе нового поколения мобильного широкополосного доступа к сети на скоростях до 100 Мбит/с.

Следует отметить, что UCell является частью группы TeliaSonera, которая является первой в мире, запустившей коммерческие услуги 4G в 2009 году для своих клиентов в Стокгольме и в Осло. В 2010 году расширение 4G сети TeliaSonera продолжается в 25 городах и зон отдыха в Швеции и 4 городов в Норвегии. В первом полугодии 2010 года TeliaSonera также внедрили пилотные сети 4G для клиентов в Финляндии, Дании, Литве, Эстонии и Латвии.

Ассоциация глобальных поставщиков мобильных технологий GSA опубликовала отчет, в котором сообщается о том, что на данный момент существует более сотни пользовательских устройств, поддерживающих технологии 4G/LTE. Сотня гаджетов - результат плодотворной работы 35 производителей.

2. Технология 4G

Стандарт нового поколения структурно основывается на двух составляющих: протокол IP (Internet Protocol) и разновидность одноранговых вычислительных сетей peer-to-peer. С IP-протоколом знаком практически любой пользователь интернета, поэтому объяснять, в чем его смысл, не требуется. Что касается сетей peer-to-peer, то здесь нельзя не отметить несколько особенностей, являющихся по совместительству и их преимуществами. В коммуникациях на базе таких решений каждое устройство одновременно выступает за три и, соответственно, сочетает в себе функциональность каждого - приемника, передатчика и маршрутизатора сообщений. Следовательно, они лишены многих недостатков, свойственных сегодняшним сотовым сетям. Например, выход из строя одного или нескольких узлов нисколько не влияет на общую работоспособность. Подобного рода сети универсальны: пользователь получает абсолютно все возможности, которые сегодня предоставляет интернет, но происходит это полностью в мобильной среде.

Суть архитектуры peer-to-peer предусматривает построение сети по мере надобности. Т.е. если какой-либо пользователь присоединяется к сети (включает аппарат и регистрируется), он автоматически добавляет к ее инфраструктуре свой мобильный маршрутизатор. Этим обеспечивается динамическое изменение таких ключевых параметров, как емкость и покрытие. Возникает вопрос: а что будет, когда множество пользователей сосредоточится на очень маленьком пространстве? Но на счет этого беспокоиться не стоит, поскольку в 4G трафик будет самостоятельно перенаправляться с перегруженных участков на более свободные, благодаря чему появится масса дополнительных путей прохождения сигнала. Таким образом, повысится общая эффективность использования сетей. В итоге потребитель получит качественную связь и передачу данных.

Большим преимуществом 4G (и это во многом отличает этот стандарт от стандартов сетей других поколений, особенно от 3G, которые существуют в пяти разных интерпретациях) является унифицированность. То есть заранее предусмотрено существование всего одной технологии, на базе которой и будет построена подобная сеть, вне зависимости от места ее расположения - будь то в Китае, Африке, Австралии или России. Кстати, планируется, что 4G-телефоны (может, вскоре придумают другое, более емкое название, поскольку обозвать устройства будущего "телефонами" даже язык не поворачивается) будут совместимы со всеми нынешними сетями. Которые даже в случае оглушительного коммерческого успеха 4-го поколения будут эксплуатироваться какое-то время, а не исчезнут сразу.

Какие скорости передачи данных обеспечивает 4G? Летом 2003 года Группой стандартизации радиосвязи при международном Союзе электросвязи (ITU-R) были определены параметры быстродействия, которые должен обеспечить этот стандарт. Так, для неподвижного объекта оптимальной предусматривалась скорость, равная 1 Гбит/с; для объекта, движущегося со средней скоростью поезда - около 100 Мбит/с. Но время идет, все меняется, в том числе прогнозы. Уже сейчас они претерпели некоторые коррективы. Японские компании NTT DoCoMo и NEC, основные пропагандисты и разработчики 4G, сообщают об увеличении ранее предусмотренной скорости. Теперь она колеблется в пределах 1-2,5 Гбит/с, причем это подтверждено лабораторными и полевыми испытаниями. В идеале такая "толщина" канала будет доступна в обычных городских условиях при скорости движения 20-30 км/ч.

Достигнуты эти параметры будут благодаря применению специального оборудования (на данный момент его разрабатывает и продвигает компания Flarion), построенного на базе технологии Flash-OFDM (Fast Low-latency Access with Seamless Handoff Orthogonal Frequency Division Multiplexing), позволяющей передавать данные на любой рабочей частоте, вплоть до 3 ГГц. Также для увеличения скорости обмена данными будет задействована технология многоканального приема и передачи трафика при помощи многоканальной антенны MIMO (Multiple Input Multiple Output).

Можно выделить и еще одну особенность сетей 4G, которая и обусловливает столь высокие скорости, - полное отсутствие голосового трафика. Происходит только пакетная передача. Звук тоже идет пакетами, точно так же, как и в IP-телефонии.

Обычно высокоскоростными подключениями к Интернету многие из нас пользуются в собственном доме, в офисе или даже в местном Интернет-кафе. Однако в пути эти подключения оказываются не доступными. В тоже время четвертое поколение мобильной связи - 4G - обещает обеспечить нас реальным мобильным широкополосным доступом в сеть даже в пути.

Но сначала, давайте обратимся к справочникам. 4G - это короткое название беспроводных сетей четвертого поколения. Это этап мобильной связи, который принесет на мобильные устройства такие вещи, как голосовое общение по IP, бмен данными, игровые сервисы и высококачественное потоковое мультимедиа на скоростях, близких к кабельным. 4G - это наследник беспроводных сетей 2G и 3G, где первая сеть олицетворяет переход от аналоговой передачи к цифровой, и также олицетворяет первый приход на мобильные таких сервисов, как SMS и email. В свою очередь вторая сеть относится к появлению таких вещей, как глобальный роуминг и, конечно же, к повышенным скоростям передачи данных.

Относитесь к поколениям беспроводных сетей как к наборам полезных сервисов, которые по мере доступности становятся все богаче и все быстрее. Использующиеся сегодня нами сети 3G позволяют просматривать потоковое видео, скачивать музыку и файлы и просматривать веб на средних скоростях скачивания от 600Кбит/сек до 1,4Мбит/сек. В сетях же 4G вы сможете делать все то же самое, но на гораздо более высоких скоростях. При этом повышенные скорости откроют двери и для новых приложений и сервисов.

Существует ряд стандартов и технологий, касающихся каждого поколения беспроводных сетей - GSM, cdmaOne, GPRS, EDGE, CDMA2000, UMTS (также называемый 3GSM), HSDPA и другие. По практическим соображениям мы не станем подробно останавливаться на технической стороне каждого из этих стандартов, и вместо этого перейдем к тому, что нас действительно сегодня интересует - к 4G.

Стоит отметить, что в настоящее время союз ITU (International Telecommunication Union) еще не утвердил набор стандартов для 4G. Однако на его роль уже предлагается парочка конкурирующих технологий - LTE и WiMAX. Многие провайдеры зачастую используют термин 4G для описания предлагаемых сейчас технологий, иногда даже искажая при этом действительность. Однако текущие реализации 4G по большей части относятся к pre-4G, т.к. они не полностью удовлетворяют скоростным требованиям 4G - в 1Гбит/сек для стационарного приема и в 100Мбит/сек для мобильного.

Помимо скоростей, для квалификации сети как 4G она должна удовлетворять и ряду других принципов. Вкратце, сеть должна быть чрезвычайно спектрально эффективной, должна динамически распределять и использовать свои ресурсы для поддержки большего одновременного числа пользователей на ячейку, должна предлагать высокое качество обслуживания для поддержки следующего поколения мультимедиа и должна быть основанной на коммутируемой сети all-IP.

LTE - Стандарт Long-Term Evolution (LTE) рассматривается многими, как естественный наследник текущих технологий 3G. Частично это связано с тем, что он обновляет сети UMTS до значительно более высоких скоростей передачи данных, как на скачивании, так и на закачке. Спецификация предусматривает пиковую скорость скачивания на уровне в 100Мбит/сек, а закачки - в 50Мбит/сек. Однако в тестах реального мира скорости передачи данных, скорее всего, будут находиться в районе 5-12Мбит/сек на скачивании и 2-5Мбит/сек на закачке.

В целом стандарт LTE разрабатывается консорциумом 3rd Generation Partnership Project (или 3GPP) как восьмой выпуск того, что с 1992 года эволюционирует из семейства стандартов GSM.

LTE предусматривает два фундаментальных аспекта. Первый аспект заключается в том, что технология, наконец-то, оставляет позади коммутируемые сети своих GSM-корней и переходит на сетевую архитектуру all-IP. Это значительный сдвиг, которой в самой простой терминологии означает, что LTE будет обрабатывать все, что передает, включая голос, и данные. Другой же аспект заключается в использовании технологии MIMO (или множества антенн как на приемной, так и на передающей сторонах) для улучшения производительности связи. Такая система может использоваться как для увеличения пропускной способности, так и для снижения уровня помех.

Многие общеизвестные глобальные операторы и компании мобильной связи рассматривают LTE как наиболее вероятную кандидатуру на роль 4G. В частности к таким компаниям относятся Vodafone, Orange, T-Mobile, LG Electronics, Ericsson, Nokia, Siemens, NTT DoMoCo и другие. В США компания Verizon Wireless заявила, что собирается коммерциализировать свою сеть LTE в четвертом квартале 2010 года, накрыв при этом ей примерно 100 миллионов людей. В свою очередь компании AT&T и T-Mobile заявляют, что начнут разворачивать свои LTE-сети в 2011 году. Пока же обе компании перешли на HSPA 7.2, а T-Mobile уже с этого года планирует разворачивать сеть HSPA+. Теоретически эти сети поддерживают скорости в 7,2 и 21Мбит/сек соответственно. Однако в условиях реального мира они лишь чуть-чуть быстрее, чем большинство сетей 3G.

Причина серьезной поддержки LTE со стороны беспроводной индустрии лежит в относительной простоте перехода текущих сетей 3G на LTE (по сравнению с внедрением WiMAX). Для LTE требуется создать меньше базовых сетевых станций, да и проникновение в здания в спектре 700MHz, используемом в LTE, происходит лучше. Однако разворачивание WiMAX уже началось и продолжается, тогда как формальный дебют LTE должен состояться лишь через несколько месяцев.

WiMAX - это стандарт беспроводного широкополосного доступа, который основан на стандарте IEEE 802.16. Как видно из названия, WiMAX может считаться расширением стандарта Wi-Fi, разработанным для обеспечения широкого диапазона устройств (от лэптопов до смартфонов) высокоскоростным мобильным доступом в Интернет. Текущая реализация WiMAX основана на спецификации 802.16e, которая в 30-ти мильном диапазоне (48,27км) теоретически предлагает скорости передачи до 70Мбит/сек.

Но опять же "теоретически" является здесь ключевым словом, т.к. WiMAX как и другие беспроводные технологии может работать либо на высоких скоростях, либо на больших дистанциях. Но не вместе. Так, создаваемые в США сети WiMAX обеспечивают в среднем скорости в 3-6Мбит/сек, с максимумами до 10Мбит/сек. При этом, как и LTE, WiMAX поддерживает технологию MIMO, и поэтому дополнительные антенны могут увеличить потенциальную пропускную способность.

Единого глобального частотного диапазона для WiMAX не существует. Однако существует три отдельных - 2,3GHz, 2,5GHz и 3,5GHz. Так в США крупнейший сегмент WiMAX работает на 2,5GHz и предоставляется в основном провайдером Clearwire.

В плане общей доступности частотного диапазона 4G для разворачивания своих сервисов, Clearwire обладает в несколько раз большими возможностями, чем конкуренты с диапазона 700MHz. Однако это не очень волнует компании Verizon и AT&T, т.к. они при необходимости могут переназначить под LTE текущие диапазоны сервисов 2G и 3G.

Более того, как уже упоминалось ранее, диапазон 700MHz, который планируют использовать Verizon и AT&T, обладает значительно более высокой проникающей способностью в здания, чем сигнал 2,5GHz той же мощности. Некоторые эксперты заявили, что стандарт 700MHz потребует в четыре раза меньше базовых станций, чем сети 2,5GHz при равном покрытии.

Как вы, наверное, уже догадались, промышленные игроки, стоящие за технологиями 4G, отражают историю каждого стандарта. Если крупнейшими поставщиками LTE в основном являются телекоммуникационные компании и производители мобильных устройств, то WiMAX поддерживают такие компании, как Intel, Cisco и Google. Однако следует заметить, что многие компании (вроде Nokia и Motorola) являются членами обоих лагерей с различными уровнями вовлечения.

Как мы уже упоминали выше, ни WiMAX ни LTE пока не рассматриваются союзом ITU как технология 4G. Как определено в семействе стандартов IMT Advanced, чтобы стать 4G, данные технологии должны обладать пиковыми скоростями примерно в 100Мбит/сек на устройствах высокой мобильности (вроде сотовых телефонов) и примерно 1Гбит/сек на стационарных устройствах (вроде домашнего модема 4G).

Подобно тому, как стандарт 2,75G EDGE (разработанный для многократного увеличения скоростей передачи данных по сравнению с 2G GPRS) был внедрен до 3G, текущие реализации WiMAX и LTE по большей части рассматриваются как временные решения, которые обеспечивают значительное увеличение скоростей, тогда как WiMAX 2 (основанный на спецификации 802.16m) и LTE Advanced рассматриваются как конечные решения. Обе технологии нацелены на принятие со стороны ITU, но обе пока также слишком далеки от окончательной реализации.

В США компании T-Mobile и AT&T перешли на UMTS и различные разновидности HSDPA/HSUPA, тогда как компании Sprint Nextel и Verizon Wireless поддерживают сети EV-DO. Скорости скачивания варьируются от провайдера к провайдеру и зависят от ряда факторов, но в среднем составляют 600-1400Кбит/сек.

Компания Sprint, однако, предпочла пойти по пути WiMAX. И хотя до "реального" 4G ей еще далеко, уже сейчас ее сети Clearwire WiMAX обеспечивают скорости в 3-6Мбит/сек.

По нашим предположениям, в обозримом будущем сетевые операторы будут поддерживать свои сети 2G и 3G, и также будут обеспечивать узкополосный доступ в Интернет при приемлемой зоне покрытия. В свою очередь сети WiMAX и LTE изначально будут развернуты как дополнение с более высокой скоростью передачи данных. И многорежимные мобильные устройства (как, например, EV-DO/WiMAX и HSPA/LTE) будут обеспечивать пользователей лучшими качествами обоих сетей. Тогда как операторы параллельно будут строить свои сети 4G.

3. Продукты с 4G и доступность сетей 4G (для рынка США)

Крупнейшим провайдером WiMAX в США в настоящее время является Clearwire. Сервис Clear от Clearwire доступен сейчас на 30-ти рынках и накрывает такие крупные города, как Атланта, Лас-Вегас, Портленд и Хьюстон. К концу года компания планирует расширить свое покрытие на 80 крупнейших рынков, дотянувшись до сотен миллионов потенциальных пользователей. Также Comcast, Sprint и Time Warner Cable выступают как оптовые провайдеры, продающие доступ к той же базовой сети WiMAX.

На доступ в сеть Clear предлагает несколько тарифных планов, включая несколько без-контрактных вариантов. В частности цена безлимитного тарифного плана Home Internet начинается с $30 в месяц, тогда как цены мобильного плана Mobile Internet начинаются с $40. В свою очередь комбинационный план доступен за $55. Любители дорог также могут воспользоваться двухрежимным планом, предлагающим скорости сети Clearwire WiMAX, там, где она доступна, и скорости сети 3G во всех остальных местах.

Впрочем, помимо тарифного плана для доступа к 4G пользователям также необходимо и соответствующее оборудование. Самым простым способом получения 4G является USB-4G-модем, цена которого без тарифного плана начинается с $50 и достигает $225 (для WiMAX и 3G в одном устройстве). Для дома и офиса можно также купить стационарный модем, как и устройство Sprint Overdrive, которое выступает как портативный хот-спот для пяти других устройств Wi-Fi, работая в сетях Clearwire WiMAX и 3G.

Встроенную поддержку сетей WiMAX в настоящее время предлагает все большее число устройств, в число которых входят как нетбуки, так и ноутбуки, и люксовые настольные компьютеры. В частности ноутбук Lenovo ThinkPad Edge с поддержкой WiMAX можно купить примерно за $900.

Вот уже этой весной компания Sprint планирует выпустить в США первый "4G" телефон. Названный HTC EVO, этот Android-основанный телефон получит крупный 4,3" экран, 1GHz процессор Snapdragon, 512МБ оперативной памяти, 8МП камеру со вспышкой и записью видео 720p, переднюю камеру на 1,3МП и, конечно же, поддержку WiMAX. Кроме того, телефон сможет работать в сетях Sprint EV-DO Rev. A.

По другую сторону баррикад, компания Verizon планирует еще до конца года запустить сеть LTE на 25-30 рынках. Пока мы не многое можем рассказать о стоимости доступа в эту сеть и о продуктах, которые будут ее поддерживать. Однако мы знаем, что первый LTE-телефон от компании вряд ли появиться до середины 2011-го года. В тоже время, компания MetroPCS также собирается уже в этом году развернуть свою сеть LTE в различных городах США. Первый телефон для этой сети должен быть выпущен компанией Samsung.

Будущее слияние?

Как вы, наверное, уже догадались, сегодняшние дебаты по поводу сетей 4G основываются на том, какая технология имеет наиболее выгодное положение. WiMAX доступен уже сейчас, но даже высшие руководители Sprint и Clearwire подтверждают, что LTE может, в конце концов, стать доминирующей мировой технологией 4G. Нельзя сказать, что они бьются в уже проигранной битве. Пока они верят, что WiMAX обладает большим потенциалом, и планируют продвигать технологию, но все-таки ее поддержка является, похоже, лишь вопросом времени. Интересно, но к тому моменту, как LTE придет на рынок, WiMAX будет доступен уже во многих городах.

С другой стороны, сети стандарта GSM занимают на мировом сотовом рынке порядка 80%, поэтому естественно, что большинство мобильных операторов захотят перейти именно на LTE. LTE опирается на ту же самую технологию, с которой они работали почти десять лет. Еще один важный фактор заключается в том, что LTE потребует значительно меньшей инфраструктуры и поэтому будет дешевле в разворачивании.

Схожесть обоих технологий привела к разговорам и об их будущем слиянии. Генеральный директор Clearwire Билл Морроу (Bill Morrow) высказал эту идею на недавней торговой выставке CTIA Wireless, заявив, что индустрия беспроводной связи должна сфокусироваться на сходствах, а не на различиях WiMAX и LTE. Motorola в свою очередь добавила, что создавая устройства с LTE она будет использовать многое из WiMAX. По предположению Морроу, в будущем обе технологии сольются в один сетевой стандарт. При этом при необходимости компания Clearwire сможет добавить в свои сети поддержку LTE.

Впрочем, Verizon довольно скоро высказала свое сомнение на эту тему (хотя, в конечном счете, компания будет вынуждена соответствовать стандартам). Как бы то ни было, WiMAX сейчас как минимум на год опережает LTE в плане коммерческого распространения и продолжает полным ходом распространяться. Скорее всего, в течение двух-трех следующих лет Clearwire будет эксклюзивно выпускать на рынок устройства с WiMAX (и позже с WiMAX 2), добавляя сигнал LTE с минимальными изменениями в антеннах, когда этого потребует рынок. Если вообще потребует.

Переход на WiMAX в его текущем состоянии является самым вероятным путем ухода с модемов и сетей DSL. WiMAX обеспечивает приятное увеличение скоростей, обеспечивает сравнимую по цене стоимость с относительно слабыми домашними широковещательными планами, и также является шагом в сторону чего-то гораздо более быстрого. В краткосрочном периоде это может быть LTE. И все-таки нам придется подождать со своими рассуждениями, пока технология LTE не станет доступной коммерчески. Факт же пока остается в том, что ни одна из новых технологий "4G" пока не сможет заставить пользователей перейти на них с их быстрых кабельных модемов.

Поэтому, если вы не собираетесь работать с чрезвычайно требовательными к сетям задачами, но собираетесь проводить большую часть своего времени в зоне покрытия сети WiMAX, то вас может привлечь увеличенная скорость данных (как дома, так и в пути). При этом вам не придется беспокоиться о поиске хот-спота Wi-Fi. Предстоящий телефон HTC EVO также может сыграть важную роль в получении новых пользовательских сервисов. Ведь это первый и возможно единственный смартфон со скоростями скачивания в 3-6Мбит/сек, который также может выступать как портативная точка доступа Wi-Fi для целых восьми устройств.

4. Технологии коммуникации пятого поколения (5G)

В свое время одни системы мобильной спутниковой связи сильно "промахнулись" с передачей данных, а другие в силу разных причин оказались нерентабельными или нереализованными. Тем не менее, прогрессивное человечество делает выводы из прежних ошибок, и сегодня в ряде стран, и в частности в США, ведутся разработки в направлении создания перспективной сети мобильной связи с использованием спутникового сегмента.

В частности, в июне 2008 г. на конференции LinkedData Planet представителями компании M2mi Corp. (США) было приведено описание инфраструктуры сети, которую они (быть может, вопреки сложившейся терминологии) назвали "5G". Указанная сеть будет представлять собой не что иное, как глобальную защищенную унифицированную широкополосную сеть передачи данных. Как заявляется, на базе данного решения M2mi Corp. сможет предлагать на рынке связи:

* защищенные беспроводные службы данных (wireless data services);

* глобальные виртуальные частные сети (VPN);

* возможность проведения финансовых операций с мобильных телефонов;

* мобильный cloud computing.

Сеть "5G" будет состоять из двух основополагающих элементов:

* технологические разработки компании Machine-to-Machine Intelligence (M2mi) Corp, называемые "универсальным транслятором";

* транспортная сеть на базе группировки наноспутников, разрабатываемых НАСА.

По словам исполнительного директора M2mi Corp. Джеффа Брауна, разрабатываемые технологии предназначены для создания среды, в которой мобильные устройства бесшовно взаимодействуют друг с другом в едином пространстве без вмешательства человека и без использования телекоммуникационного или Интернет-соединения, лишь по принципу mesh поверх Wi-Fi. Система "5G" будет сочетать системы передачи голоса, видео, данных на основе IP и Wi-Fi, а также интеллект machine to machine. Разработчики утверждают, что решению будут присущи бесшовная защищенность, скоростная и сетевая гибкость, устойчивость. M2mi унифицирует инфраструктуру "5G" с помощью собственного ПО, которое выступает в роли автономного "универсального транслятора" между машинами.

По данным официального пресс-релиза компании НАСА, сеть "5G" будет реализована на основе "транспортной" группы низкоорбитальных наноспутников, их количество может быть весьма значительным. Группировка обеспечит глобальное космическое покрытие новой высокоскоростной сети для современных телекоммуникаций. В рамках контракта, анонсированного в апреле 2008 г., НАСА в сотрудничестве с M2mi разработает новое поколение компактных наноспутников весом от 5 до 50 кг, отличающихся низкой себестоимостью и возможностью массового производства.

По мнению разработчиков, решения M2mi Corp. позволят осуществить переход от сетей 3G сразу к сетям "5G", основанным одновременно на нескольких передовых технологиях.

Технология Сloud computing. На самом деле Cloud computing - это целая группа технологий, демонстрирующая лидерство развития информационных технологий и имеющая даже большее влияние, чем в свое время электронный бизнес. Идеология Cloud computing стала популярна в 2007 г. благодаря быстрому развитию каналов связи и растущей в геометрической прогрессии потребности бизнеса и частных пользователей в горизонтальном масштабировании своих информационных систем.

Термин Cloud computing некоторые переводят словосочетанием "вычисления в облаках", а другие - "(за)облачные вычисления". Cloud computing объединяет и концепцию предоставления ПО в качестве услуги (software-as-service, SAAS), и удаленные хранилища данных, и принципы предоставления ПО в аренду (Application Service Providers, ASP). Специалисты из Gartner определяют это понятие как концепцию предоставления неких масштабируемых информационных ресурсов в качестве сервиса для многочисленных внешних клиентов посредством Интернет-технологий. Под информационным ресурсом могут подразумеваться программные продукты или дисковое пространство, а также процессорное время. Концепция Cloud computing, по мнению экспертов, дает пользователям следующие новые возможности: ограниченные в ресурсах IТ-компании приобретают собственные бизнес-приложения и почтовые серверы, реально обладая при этом только доступом к Интернету. Cloud computing сводит затраты на модернизацию и поддержку сложной IТ-инфраструктуры к обычной оплате "подписки" на услугу, будь то обслуживание CRM или корпоративный почтовый сервер.

Технология Grid computing. Идея, лежащая в основе Grid computing, состоит в предоставлении вычислительных ресурсов и устройств массовой памяти таким же способом, каким поставляется электроэнергия с помощью единой энергосистемы. Это достигается посредством сложного механизма кластеризации ресурсов в Интернет.

Во-первых, это гетерогенность. Технология Grid computing подразумевает взаимодействие множества ресурсов, гетерогенных по своей природе и расположенных в многочисленных и географически удаленных административных доменах. Во-вторых, это расширяемость. В пул объединяемых ресурсов может входить от нескольких элементов до нескольких тысяч и более. При этом возникает потенциальная возможность снижения производительности по мере увеличения пула. Следовательно, приложения, которые требуют для своего решения объединения большого числа географически удаленных ресурсов, должны разрабатываться таким образом, чтобы быть минимально чувствительными к времени задержки.

И, наконец, обеспечение динамичности и адаптивности. При объединении большого количества ресурсов отказы элементов являются не исключением, а правилом. Поэтому управление ресурсами или приложениями должно осуществляться динамически, чтобы извлечь максимум производительности из доступных в данное время ресурсов и сервисов.

Классическая схема Grid computing основана на использовании распределенных процессорных мощностей и распределенных систем хранения. Это позволяет эффективно задействовать незанятые вычислительные ресурсы, которые могут быть разбросаны по всему миру.

Технология Semantic Web. Текущее состояние интеллектуальной обработки электронных документов заключается в создании семантически интероперабельной (способной к взаимодействию) среды для "интеллектуальных" программ. Эта среда получила название Semantic Web (или Web 3.0). На сегодняшний день информация для людей готовится в виде текста, картинок и звуков, а для компьютеров в виде специальных кодов. Semantic Web предусматривает объединение этих разных видов сведений в единую структуру, где каждому элементу "человеческой" информации будет соответствовать машинный код в виде специального смыслового тэга (метаданные). Все тэги должны составлять единую иерархическую структуру RDF, на основе которой и будет работать Semantic Web. Метаданные будут в обязательном порядке включать сведения о том, как, где и кем была создана данная информация и как она структурирована. Таким образом, унифицированное представление информации в Semantic Web плюс набор механизмов, "понимающих" смысловые тэги, заложенные в эту информацию, обеспечат компьютерную обработку сведений с учетом их семантики.

Одной из первых разработок M2mi является приложение под названием iCrowdSurf, предназначенное для мобильного телефона iPhone и других мобильных устройств.

iCrowdSurf дает возможность пользователям обнаруживать и подсоединяться ко всем устройствам, находящимся в их зоне досягаемости.

MEMS-технологии. MEMS, или микроэлектромеханические системы, представляют собой механические структуры, выполненные на кремниевой основе с использованием технологий, аналогичных тем, которые применяют при производстве полупроводников. Технология производства MEMS позволяет объединять на одном кристалле механические и электронные компоненты. Благодаря этим технологиям в настоящее время могут быть созданы совершенно новые микросистемы, обладающие меньшим размером, но большим числом функциональных возможностей. Подобные устройства представляют собой чипы, в их состав входят механические элементы, способные совершать движения, которые управляются напряжением или током, подаваемым на кремниевый кристалл.

MEMS являются первыми кандидатами для применения в области беспроводных коммуникаций. На базе данного решения возможно создание гибких компонентов беспроводных устройств, обладающих меньшими размерами и обеспечивающих более высокую производительность и более тесную интеграцию с пассивными радиоэлементами, применяемыми в беспроводных устройствах.

5. 5G-сети сменят 3G через 10 лет

Ведущий финский исследовательский институт VTT представил результаты исследований, согласно которым в течение ближайших 10 лет мобильные сети третьего поколения (3G) устареют и будут заменены новыми сетями пятого поколения (5G).

Согласно утверждению специалистов VTT, к 2010 году сети нового стандарта будут поддерживать высокие скорости передачи данных, первоначально обещанные 3G-операторами, и новые услуги, такие, как видео с высоким разрешением в реальном масштабе времени.

Термин 4G для мобильных сетей четвертого поколения в настоящее время предназначается для новой технологии роуминга, которая позволит с помощью одной-единственной мобильной телефонной трубки получить доступ к мобильным сетям в разных странах мира. Владелец мобильного телефона сможет получить доступ к широкому набору услуг в любой сети по всему миру, независимо от того, на основе какой технологии построена сеть, и какая модель трубки у него в руках.

Например, внутри здания телефонная трубка сможет соединиться с базовой станцией WLAN-cети, при движении по шоссе мобильный телефон соединится с 3G-сетью, если находится в зоне покрытия этой сети, или со стандартной 2G-сетью в областях с более бедным охватом.

Там, где существует возможность, пользователи будут иметь доступ к одному и тому же набору мультимедийных сервисов, независимо от того, к какой сети они подключились, свободно передвигаясь при этом по территориям с различными сетями.

Доходы от предоставления мультимедийных сервисов станут распределяться среди операторов, использующих различные технологии, и не будут доставаться лишь одному оператору, оплатившему 3G-лицензию.

Профессор Пертти Раатикайнен (Pertti Raatikainen), сотрудник VTT, утверждает, что "за следующие 5-10 лет GPRS, 3G и WLAN будут доступны через мультисетевые терминалы, и этот тип роуминга между сетями будет называться 4G. После 2010 года новая технология 5G придет на смену устаревшей 3G-технологии."

Ко времени прихода технологии 5G VTT также предсказывает "революцию", которая позволит быстро загружать огромные объемы данных, достаточные для просмотра кинофильмов через интернет. Пользователь сможет получить доступ к 5G-сети, чтобы загрузить кинофильм или видеоигру, и затем сохранить данные непосредственно в телефонной трубке.

6. 5G уже в России!

На отечественном рынке появилась беспроводная сеть нового поколения. На фоне многочисленных разговоров о перспективах нового поколения мобильной связи 3G беспроводная связь семейства стандартов IEEE 802.11 в России уже шагнула в пятое поколение - 5G. О том, какие перспективы сулит отечественному бизнесу появление на рынке нового спектра высокоскоростных беспроводных сервисов передачи данных, я расскажу в этой части.

В движении

Беспроводные технологии связи семейства стандартов IEEE 802.11 в России имеют собственную историю. Можно сказать, что она пишется на наших глазах. Несмотря на то, что такие беспроводные сети завоевывают популярность, в сознании пользователя все "беспроводное" часто ассоциируется с "мобильным". Изменить сложившиеся стереотипы помогло значительное распространение решений на базе стандарта 802.11b (2,4 ГГц). Эти решения активно используются для создания фиксированных сетей доступа городского масштаба, а зачастую и района/области. Данный стандарт, хорошо известный как Wi-Fi и поддержанный крупнейшими вендорами глобального IT - и телекоммуникационного рынка, является "хитом" в IT - и деловой прессе уходящего года. Однако довольно быстро на российском рынке операторов фиксированной беспроводной связи частоты в диапазоне 2,4 - 2,48 ГГц были разделены между несколькими операторами, работающими на одной территории. Понятно, что при недостаточной емкости диапазона серьезно пострадало качество услуг. К тому же оно постоянно "деградировало". Это связано в первую очередь с тем, что "внутриофисное" оборудование Wi-Fi использовалось для построения "внешних" сетей. Но технология нашла своего потребителя, поэтому все заказчики, произнося слова "радиодоступ", "беспроводной Интернет", имеют в виду именно этот диапазон. Компания ArtCommunications, московский оператор связи, первой задумалась о возможностях дальнейшего развития сетей радиодоступа.

Первоначально, как один из вариантов, рассматривался диапазон 3,5 - 3,6 ГГц. Но вследствие того, что сегодня в России хорошо известен только один производитель такого оборудования, а сам диапазон на стандартизован, оператору пришлось отказаться от этой идеи. В результате выбор пал на стандарт 802.11а и диапазон частот 5,25 - 5,35 ГГц.

Данный стандарт характеризуется более высокими скоростями - до 54 Мбит/с против 11Мбит/с. Он подразумевает разделение оборудования на классы для "внутриофисного" и "внешнего" применения. Более широкий диапазон частот 5,15 - 5,35 ГГц облегчает частотное планирование сети, позволяет строить сети большей абонентской емкости, что особенно важно для крупных городов, таких как Москва и Санкт- Петербург. Благодаря своевременности принятия стандарта 802.11а практически все предыдущие производители телекоммуникационного оборудования имеют собственные линейки, поддерживающие данный стандарт.

Дальнейшее развитие сети на базе данного стандарта будет способствовать повышению качества услуг.

Качество - на твердую "пятерку"

В представлении потребителя, особенно корпоративного, сеть пятого поколения 5G ассоциируется с новым уровнем качества услуг. Что называется, на "отлично". ArtCommunications позиционирует сервисы на базе 5G на качественно новом уровне. И не только по качеству, но и по скоростным параметрам. А цены на эти услуги не выше, чем стоимость услуг в сетях стандарта 202.11b других операторов.

Компания ArtCommunications первой в России получила частотные присвоения в диапазоне 5 ГГц, что позволило построить на всей территории Москвы и области сеть передачи данных большой абонентской емкости, избежав проблем с частотным планированием. Спектр шириной в 100 Мгц принадлежит одной компании, соответственно пользователя уже не будут волновать вопросы, связанные с вероятностью помех от операторов, работающих, например, в соседних сегментах диапазона. Это гарантирует достижение хороших качественных параметров. В настоящее время сеть ArtCommunications находится в коммерческой эксплуатации.

Диапазон 5G открывает возможность для развертывания качественных беспроводных сервисов в регионах. Благодаря принятому решению ГКРЧ (протокол № 23/5 от 23.12.2002 г.) об использовании данного диапазона в коммерческих целях в нем могут работать крупные компании и операторы.

По большому счету клиенту не важно, "сколько гигагерц" и на каких частотах ему предоставляют услуги. Он ориентируется на решения, доступные по цене, выгодные технологически (беспроводное всегда удобнее), чем проводное. И делает выбор, получая подтверждение качества предоставляемых услуг. В новой сети 5G есть сервис тестовой работы продолжительностью 1 месяц. Не понравилось - компания возвращает все деньги, которые получила с клиента за подключение. Это наглядная демонстрация потребителю уверенности оператора в качестве своей услуги. В Москве и области количество клиентов, желающих воспользоваться сервисами 5G, уже выросло в два раза с момента начала эксплуатации. Начата работа в Санкт-Петербурге. Планируется продвижение услуги в регионы.

В связи с бурным развитием публичных Wi-Fi - сетей (hot-spot'ов) возникает проблема создания магистрального канала - быстрого, легко реализуемого, возможно, даже с организацией IP-телефонии. Сеть 5G позиционируется как оптимальное магистральное решение для hot-spot'ов, публичных WLAN-сетей, предоставляющее достаточно большие каналы емкости по скоростям и трафику. Такое решение оптимально с точки зрения вложения денег. Если место hot-spot'ов было выбрано неудачно, магистральный канал можно быстро свернуть без финансовых и технических потерь и так же быстро развернуть на новом месте. Здесь явная победа беспроводных решений - никакой стационарной привязки к зданию, конкретному месту.

Технология 5G позволит оказать множество новых услуг для самого широкого круга потребителей. При этом существенно возрастает качество услуг, скорость передачи данных и доступа в Интернет.

Сейчас спектр услуг, осуществляемых на базе 5G, это передача данных, доступ в Интернет, телефония, IP-телефония. Новая сеть уже имеет значительное покрытие - Москва и ближайшее Подмосковье в пределах 60 км от МКАД. В этой зоне кроме корпоративных клиентов добавиться большое количество владельцев частных домов, коттеджей - потенциальных потребителей широкополосных телекоммуникационных услуг. Другие широкополосные технологии, например оптоволоконные каналы и xDSL, с большим трудом "добираются" до потребителей, находящихся за границами столицы. Итак, добро пожаловать в Россию, беспроводные сети пятого поколения!

Заключение

Как это ни парадоксально, но 4G уже начал завоевывать свою аудиторию - пока, правда, в тестовой версии. Согласно заявлению Кейдзи Татикава, главы NTT DoCoMo, его компания уже имеет пилотную версию сети 4-го поколения, которая прошла испытания на практике. Положительные результаты есть, однако работа над совершенствованием технологии продолжается. Введение нового стандарта не означает, что японцы вскоре перестанут пользоваться услугами сети 3G. Некоторое время, пока идет становление 4G, два поколения связи там будут существовать параллельно.

Радеют за переход на 4G и в Америке. Оператор мобильной связи Nextel Communications проводит испытания этого стандарта. Той же самой политики придерживается и другой сотовый оператор, Telstra, базирующийся в Австралии. Он тоже тестирует новую технологию. Заявила о продвижении 4G в своей сети и испанская Telefonica, правда, происходит это чуть менее радикальными темпами, чем у предыдущих пропагандистов. Внедряют сети 4-го поколения и в Европе (Германия и Голландия), но пока о коммерческой эксплуатации говорить рано - это все технические испытания.

Когда появится 4G в России, пока говорить сложно, ведь и с началом строительства 3G-сетей наша страна припозднилась на несколько лет, по сравнению с остальными европейскими странами. Впрочем, уже сейчас операторам мобильной связи, взявшимся за развитие 3G, стоит оценивать возможности нового оборудования и в расчете на далекие перспективы.

Литература

1. http://www.mforum.ru

2. http://www.mobi.ru

3. http://www.webstarstudio.com/forum/viewtopic.php?p=346

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/4G

5. http://www.hpc.ru/news/5816

Размещено на Allbest.ru

...