Перспективы развития современной сотовой связи
Наиболее вероятные пути развития современной сотовой связи. Особенности, которыми будут обладать сети мобильной связи нового поколения. Потенциальные трудности, которые могут возникнуть в ходе развёртывания и эксплуатации сетей пятого поколения.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.09.2018 |
| Размер файла | 76,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Институт компьютерных систем и информационной безопасности
Кубанский государственный технологический университет
Кафедра компьютерных технологий и информационной безопасности
Перспективы развития современной сотовой связи
Тельнов Г.В., кандидат технических наук, профессор,
Евсюков М.В., студент
Коваленко К.А., студент
г. Краснодар
Аннотации
В данной статье рассматриваются наиболее вероятные пути развития современной сотовой связи, причины, по которым её эволюция происходит именно таким образом, а также особенности, которыми будут обладать сети мобильной связи нового поколения. Кроме того, перечислены потенциальные трудности, которые могут возникнуть в ходе развёртывания и эксплуатации сетей пятого поколения, а также некоторые возможные пути их преодоления.
Сформулированы рекомендации, по более эффективному и безопасному использованию сетей 5G.
Ключевые слова: сотовая связь, пятое поколение, сеть, интернет, мобильная связь.
The present article overviews development directions of modern mobile systems and reasons why they are evolving in that particular way. In addition to that, the next generation mobile networks' properties and features have been described. Moreover probable problems of the fifth generation of mobile networks have been analyzed by comparing them with networks of the previous generation. Several of their possible solutions, have been listed. Recommendations, which are meant for more effective and secure usage of the 5th generation mobile networks, are formulated.
Keywords: mobile connection, the fifth generation, network, Internet, cellphone.
Основное содержание исследования
В то время как первые мобильные устройства предоставляли абонентам возможность связи лишь посредством голосового вызова, современные смартфоны позволяют использовать обширный арсенал услуг: SMS, MMS, видеозвонки, работа в сети "Интернет" и многое другое. Эволюция сотовых сетей не прекратилась, более того, мобильную связь в скором времени ожидает переход на совершенно новый этап - 5G.
Одно из основных отличий сетей сотовой связи 5-го поколения состоит в числе абонентов. По различным прогнозам, оно может вырасти в 10-100 раз. Это обусловлено тем, что сети 5G позволят подключать множество самых разнообразных устройств - от камер видеонаблюдения, до "умных автомобилей". Концепция сети, большинство абонентов которой составляют машины, способные обмениваться информацией без участия человека, называется "Интернет вещей". Основные трудности её воплощения заключаются в необходимости устранения недостатков сетей четвёртого поколения.
Во-первых, сети 4G способны взаимодействовать с весьма ограниченным набором приборов: телефоны, планшеты, ПК, в то время, как сети 5G должны быть способны оперировать информацией, поступающих от разнообразнейших устройств, имеющих различные требования к стабильности соединения, скорости передачи информации и прочим характеристикам связи.
Во-вторых, инфраструктура сетей 4G не способна обеспечить связью предполагаемое количество устройств.
В-третьих, решение предыдущих проблем осложняется исчерпанием наиболее подходящего по физическим свойствам диапазона частот, используемых в сотовой связи. Их дефицит ощутим уже в сетях четвёртого поколения [3].
Общая концепция сотовой связи пятого поколения
Предполагается, что 5G будет представлять из себя интегрированное сочетание используемых ныне технологий связи (что обеспечит её совместимость с мобильными терминалами предыдущих поколений), а также новых, более совершенных технологий беспроводного доступа, задачей которых будет установление и поддержание связи с устройствами определённой разновидности.
На рисунке 1 изображены диаграммы, демонстрирующие развитие технологий беспроводной связи со временем и их совместное использование в сетях 5G [1].
Рис. 1. Технологии связи, задействованные в сетях 5G
Упомянутый выше дефицит частотного ресурса, необходимого для обеспечения приемлемого качества услуг проявляет себя особенно остро в нижних участках спектра (до 6 ГГц). В связи с этим рассматривается возможность использования в сетях 5G высоких (десятки гигагерц) частот, физические свойства которых значительно отличаются от традиционных для мобильной связи диапазонов.
Для развития сетей 5G в Европе на начальном этапе планируется использовать частотные диапазоны 700 МГц, 3400-3800 МГц и 24,25-27,5 ГГц.
Более низкие частоты (это касается, прежде всего, диапазона 700 МГц и, в меньше степени, 3,4-3,8 ГГц) способны обеспечить качественное в смысле расстояния распространения, надёжности и проникающей способности покрытие при малых затратах, что важно для потенциального "Интернета вещей". Такой вариант 5G полезен для создания систем "умный город" и для "умных домов/зданий", которые не требуют высокой скорости передачи данных, а также автоматизации промышленности и приложений, чувствительных к задержкам, подключения самоуправляемых автомобилей.
Более высокие частоты и очень широкие полосы целесообразно применять при подключении пользователей с высокими пиковыми скоростями вплоть до 20 Гбит/с (в диапазонах 24,25-27,5 ГГц и 3743,5 ГГц). Такие скорости потребуются, например, для загрузки 3D-видео с разрешением UHD, тактильного интернета и других приложений. Следствием этого может являться, плотное расположение базовых станций сети 5G, работающих в высоких частотах, поскольку чем выше частота сигнала, тем меньше расстояние, на которую он может эффективно передавать информацию [3].
Новые технологические решения в сетях 5G
Вероятно, сети 5G будут "устройство-ориентированными", а не "сота-ориентированными", то есть устройства будут обмениваться множественными потоками информации одновременно с узлами различных типов, задачей которых в конкретный момент времени будет обслуживание именно этого устройства.
В ситуации, когда пользователи находятся близко друг от друга, может быть полезной организация обмена данными непосредственно между устройствами (технология device-to-device), нежели посредством инфраструктуры цепи. Удобно, поскольку позволяет меньше нагружать сетевую инфраструктуру и способна обеспечить связь даже в случае её выхода из строя. Помимо этого, Интернет вещей предусматривает широкое применение концепции М2М (Machine-to-machine), предусматривающей обмен данными между устройствами без непосредственного участия человека, что может позволить, например, увеличить безопасность работы устройств, уменьшая их зависимость от всевозможных сбоев и человеческого фактора.
Ещё одно возможное нововведение, которое позволит уменьшить количество операторского оборудования и упростить процесс эксплуатации инфраструктуры - широкое использование облачных технологий.
Облачная технология подразумевает такой способ организации хранения и обработки данных на множестве разных серверов таким образом, чтобы клиент имел возможность взаимодействовать с ними через единый виртуальный сервер - облако. Это упростит создание серверов и DATA-центров для операторов, значительно сократив временные и финансовые издержки на внедрение новых услуг.
В таблице 1 показана возможная инфраструктура сети 5G, построенной на облачной технологии [2].
Таблица 1. Архитектура сети 5G, построенной на облачной технологии
|
Облако доступа |
Облако управления |
Транспортное облако |
|
|
Организация работы распределённых и централизованных технологий Организация работы систем доступа Совместимость 5G, с 3G и 4G |
Управление сессиями Управление мобильностью Управление качеством услуг |
Физическая передача данных Обеспечение надёжности и скорости сети Балансировка нагрузки |
Некоторые аспекты информационной безопасности в мобильных сетях пятого поколения
Увеличение количества подключенных к сети устройств, их разнообразия и разновидностей соединений между ними означает рост количества уязвимостей сотовой сети 5G. Более того, возможный ущерб, от действий злоумышленников приобретёт более разрушительный характер, чем в современных сетях. Это обусловлено тем, что концепция сети 5G предполагает подключение объектов промышленности и инфраструктуры, частного и общественного транспорта, а также многих других устройств, нарушение исправного функционирования которых может привести к тяжёлым последствиям.
По этим причинам, информационная безопасность в сетях пятого поколения нуждается в пристальном внимании, особенно в тех случаях, когда её нарушение влечёт за собой потенциальную опасность для жизни и здоровья людей.
Наиболее вероятный подход при обеспечении информационной безопасности в сетях 5G - разработка различных протоколов связи, требования к безопасности которых зависят от конкретного вида взаимодействующих устройств. Например, если данные, которыми обмениваются устройства, не представляют ценности для злоумышленников, возможна передача трафика без шифрования, в остальных же случаях потребуются надёжные криптографические алгоритмы с достаточно высокой пропускной способностью.
В то же время, следует учитывать рост количества М2М коммуникаций. Информационная безопасность должна быть обеспечена таким образом, что к более защищённому устройству было невозможно получить доступ, "взломав" слабозащищённое устройство.
сотовая связь сеть пятое поколение
Выводы
В скором времени мобильную связь ожидает переход на совершенно новый этап. В состав сотовой сети пятого поколения будут входить не только смартфоны и ПК, но разнообразнейший набор устройств, а количество её абонентов увеличится в 10-100 раз. В связи с этим к качеству и скорости связи в сетях 5G предъявляются более серьёзные требования, чем к современным. С увеличением числа абонентов возрастёт число уязвимостей в информационной безопасности сети, а также потенциальный урон от действий злоумышленника.
Рекомендации
Организовывать информационную безопасность сотовой сети предпочтительно таким образом, чтобы исключить возможность доступа к более защищённому устройству через доступ к менее защищённому. Иначе прочие меры по обеспечению информационной безопасности будут лишены смысла.
Обеспечить возможность вызова экстренных служб в случает отказа локальной инфраструктуры сотовой сети посредством технологии М2М.
По возможности (когда это безопасно и не снижает качества связи) производить обмен информацией между инфраструктурой сети и устройством на частотах в диапазонах 24,25-27,5 ГГц и 3743,5 ГГц. Это позволит не только увеличить пиковые скорости, но и позволит уменьшить число соединений, в которых используются радиосигналы более низких - дефицитных частот.
Список литературы
1. Ericsson 2013 // Технологии мобильной связи 5G: анализ и перспективы. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.lastmile. su/files/article_pdf/3/article_3889_535. pdf/ (дата обращения: 19.04.2018).
2. Какими будут сети мобильной связи 5G? Технические инновации: виртуализация, радиоинтерфейс, Massive MIMO, Spectrum sharing, New Full Duplex и другие. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://1234g.ru/novosti/kakimi-budut-seti-5g/ (дата обращения: 19.04.2018).
3. 5G Пятое поколение мобильной связи. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.tadviser.ru/index. / (дата обращения: 19.04.2018).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сотовая связь как вид мобильной радиосвязи. Составляющие сотовой сети. Стандарты систем мобильной связи третьего поколения. Проблема совмещения разных технологий мобильного доступа. Схема работы WAP. Mobile IP-перспективный протокол мобильной связи.
реферат [32,5 K], добавлен 22.10.2011Основные принципы построения сетей сотовой связи 3-го поколения. Ожидаемые воздушные интерфейсы и спектры частот. Общая характеристика сети UMTS и анализ ее основных параметров. Этапы планирования и оптимизации сети по совокупности показателей качества.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 08.06.2011Понятие сотовой связи, особенности ее современного развития. Типологическое районирование по уровню развития сотовой связи, динамика распространения на территории России. География развития и тенденции развития рынка сотовой связи в Российской Федерации.
курсовая работа [578,5 K], добавлен 18.07.2011Разработка системы усиления сотовой связи. Выбор усилителя сигнала мобильной связи. Основные технические характеристики усилителя связи GSM. Выбор качественных внешней и внутренней антенн, кабеля и разъемов для системы, делителей мощности сотовой сети.
реферат [442,0 K], добавлен 30.05.2016Принципы работы сотовой связи: частотное, временное и кодовое разделение. Радиус действия сотового телефона. Стандарты сотовой связи с первого по третье поколения. Включение контроллера базовых станций в целях экономии наземных базовых коммуникаций.
реферат [76,4 K], добавлен 02.02.2012Принципы построения систем сотовой связи, структура многосотовой системы. Элементы сети подвижной связи и блок-схема базовой станции. Принцип работы центра коммутации. Классификация интерфейсов в системах стандарта GSM. Методы множественного доступа.
реферат [182,3 K], добавлен 16.10.2011Принципы построения сетей третьего поколения, их архитектура. Расчет оборудования мобильной связи. Анализ основных параметров стандарта. Расчет числа радиоканалов. Определение размерности кластеров. Допустимая телефонная нагрузка, число абонентов.
курсовая работа [945,4 K], добавлен 06.04.2015Современные стандарты сотовых сетей связи. Проектирование сотовой сети связи стандарта DCS-1800 оператора "Астелит". Оценка электромагнитной совместимости сотовой сети связи, порядок экономического обоснования эффективности разработки данного проекта.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 10.06.2010Расчёт участка сети сотовой связи стандарта GSM–900 некоторыми методами: прогноза зон покрытия на основе статистической модели напряжённостей поля; на основе детерминированной и аналитической моделей. Определение абонентской ёмкости сети сотовой связи.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.12.2010История появления сотовой связи, ее принцип действия и функции. Принцип работы Wi-Fi - торговой марки Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Функциональная схема сети сотовой подвижной связи. Преимущества и недостатки сети.
реферат [464,8 K], добавлен 15.05.2015Изучение первых аналоговых систем сотовой связи и их недостатков. Описания использования адаптивного алгоритма изменения подстройки модуляции и кодовой схемы передачи данных. Анализ третьего поколения связи с полным набором услуг и доступом в Интернет.
реферат [226,4 K], добавлен 18.05.2011Создание первого мобильного телефона. Основные составляющие сотовой сети. Здоровье и мобильный телефон. Гигиеническое нормирование электромагнитного поля, создаваемого элементами системы сотовой радиосвязи в РФ. Советы пользователям сотовых телефонов.
презентация [392,3 K], добавлен 19.06.2015Современные телекоммуникационные средства и история их развития. Системы сотовой радиотелефонной связи. Высокое качество речевых сообщений, надежность и конфиденциальность связи, защита от несанкционированного доступа в сеть, миниатюрность радиотелефонов.
реферат [483,9 K], добавлен 01.11.2004Технические и технологические тенденции развития электросвязи. Функциональные требования к архитектуре и концептуальная модель интеллектуальных сетей (IN), характеристика ее уровней. Состояние и перспективы развития сотовой связи, обзор ее стандартов.
реферат [52,5 K], добавлен 11.08.2011Первое использование подвижной телефонной радиосвязи. Принцип действия сотовой связи. Стандарты мобильной связи, использование для идентификации абонента SIM-карты. Основные типы сотовых телефонов. Основные и дополнительные функции сотовых телефонов.
курсовая работа [402,7 K], добавлен 10.05.2014Первые системы двусторонней радиотелефонной связи. Идея создания сотовых систем. Стандарты 2-го поколения. Общеевропейский стандарт GSM. Классификация систем 2-го поколения. Организация хэндовера. Метод автоматического переключения вызова на другой канал.
реферат [44,3 K], добавлен 17.11.2008Алгоритм функционирования систем сотовой связи. Инициализация и установление связи. Процедуры аутентификации и идентификации. Сущность и основные виды роуминга. Передача обслуживания при маршрутизации. Особенности обслуживания вызовов в стандарте GSM.
реферат [35,8 K], добавлен 20.10.2011Разработка проекта строительства радиобашни высотой Н=75 м для развития сети сотовой связи стандарта GSM, описание ее конструкции. Состав и размещение оборудования базовой станции. Электроснабжение, освещение, светоограждение, защитное заземление объекта.
курсовая работа [35,6 K], добавлен 01.12.2010Угрозы передаваемой информации в сетях сотовой связи. Анализ методов обеспечения безопасности речевой информации, передаваемой в сетях сотовой связи стандарта GSM. Классификация методов генерации псевдослучайных последовательностей, их характеристики.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 28.07.2013Краткая история развития телефонной связи. Определение назначения и описание принципа действия сотовой связи как вида мобильной радиосвязи. Типы автоматических телефонных станций и общие функциональные возможности мини-АТС: радиотелефоны, громкая связь.
реферат [27,0 K], добавлен 14.12.2013
