Современный этап развития ССПО

Можно выделить несколько основных разновидностей сетей связи использующихся для обслуживания мобильного абонента, которые показанны на рис. 1.1:

• Персональные;
• Эпизодически создаваемые сети или сети произвольной структуры;
• Локальные сети беспроводного доступа;
• Сотовые сети;
• Глобальные спутниковые.

В последнее время появились гибридные сети различной конфигурации и протяженности. Примером таких сетей могут быть, например, беспроводные сети масштаба города WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) стандартов WiMAX.

Одной из открывающихся в связи с этим возможностей является создание сетей ad hoc (сетей произвольной структуры, сетей ПС), которые позволяют устанавливать соединения между терминалами отовсюду и в любой момент времени без помощи фиксированной, а на практике часто жестко определенной и централизованной сетевой инфраструктуры.

Для обозначения таких сетей используются также термины сети произвольного доступа или эпизодически создаваемые сети. Узлы в сети такого типа могут служить как маршрутизаторами (router), так и хост-узлами (host), и они могут пересылать пакеты данных для других узлов и поддерживать выполнение приложений пользователя.

Программа IMT-2000 базируется на ряде признаков, определяющих принципы построения систем 3-го поколения и их архитектуру. Уже на первом этапе развертывания они должны обеспечивать определенные значения скорости передачи для различных степеней мобильности абонента (т.е., разных скоростей его движения) в зависимости от величины зоны покрытия:

• до 2,048 Мбит/с при низкой мобильности (скорость менее 3 км/ч) и локальной зоне покрытия;
• до 144 кбит/с при высокой мобильности (до 120 км/ч) и широкой зоне покрытия;
• до 64 (144) кбит/с при глобальном покрытии (спутниковая связь).

Уже на первом этапе развертывания они должны обеспечивать определенные значения скорости передачи для различных степеней мобильности абонента (т. е. разных скоростей его движения) в зависимости от величины зоны покрытия:

В рамках эволюционного перехода существующих систем связи к более скоростным технологиям используется несколько приемов.

Одним из методов увеличения скорости передачи каналов связи является введение новых прогрессивных, более высокоскоростных видов модуляции в уже развернутых системах. Примером такой технологии является концепция EDGE. Введение технологии EDGE позволяет в три раза увеличить скорость передачи данных в системах стандарта GSM. Это происходит за счет передачи в каждом символе не одного информационного бита, а трех.

Увеличение скорости передачи каналов связи в существующих стандартах может быть произведено за счет использования одним абонентом не одного таймслота, а нескольких.

В рамках концепции IMT-2000 используются две стратегии перехода к 3G-системам: эволюционное (постепенное) и революционное (одномоментное).

Международный Союз Электросвязи (ITU) утвердил сразу пять различных спецификаций радиоинтерфейсов для систем третьего поколения. Часть из них (IMT-DS/UMTS, IMT-MC/cdma2000, IMT-TC/UTRA TDD) базируются на технологии CDMA, часть – на совершенно новых решениях и разработках, а часть представляет собой эволюционное развитие предыдущих стандартов, используемых в сетях сотовой связи второго поколения (2G).

Для создания наземных сетей подвижной связи Международным Союзом Электросвязи было рекомендовано использовать пять типов радиоинтерфейсов:

• 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).

Главной особенностью современного этапа развития систем сотовой связи является переход к системам третьего поколения 3G. Основным отличием систем 3G от эксплуатируемых сейчас сетей второго поколения (2G) является возможность передачи больших объемов информации с высокими скоростями. В системах третьего поколения появляются возможности для предоставления так называемых мультимедийных услуг: передачи изображений, в том числе и организация видеоконференций, телемедицины, мобильной электронной коммерции, обеспечения безопасности абонентов и услуг, связанных с определением местоположения абонента.

I-mode - технология предоставления абонентам дополнительных информационных услуг, в частности доступа в Интернет, в существующих сетях второго поколения. Основу технологии, разработанной японской компанией NTT DoCoMo (Nippon Telephone and Telegraph DoCoMo), составляет использование компактной (усеченной) версии языка HTML - так называемого cHTML (Compact HTML).

Технология EDGE (Enhanced data rates for GSM and TDMA/136 evolution) принята Институтом ETSI и Всемирным консорциумом по универсальным беспроводным коммуникациям (UWCC) в качестве основы для эволюционного развития сетей GSM/GPRS. Соответствуя требованиям IMT-2000, EDGE способна обеспечить развертывание служб передачи данных со скоростями до 384 Кбит/с и поэтому может служить хорошим дополнением к сетям радиодоступа UMTS. Реально достижимая средняя скорость передачи данных составляет 100–120 кбит/с, с пиковыми значениями до 230 кбит/с. Во многом скорость передачи данных в сети с поддержкой технологии EDGE зависит от класса используемого абонентского устройства, качества и развития сети.

Процесс стандартизации EDGE был разделен на два этапа. На первом акцент был сделан на разработку технологий EGPRS (Enhanced GPRS) и ECSD (Enhanced Circuit-Switched Data). Соответствующие стандарты появились в 1999 году. На втором этапе определены шаги по усовершенствованию реализации служб мультимедиа и реального времени. Кроме того, планируется согласовать приложения и интерфейсы EDGE и UMTS, что позволит системам обоих типов использовать единую магистральную инфраструктуру.

Иногда термин 3.5G используется, для описания усовершенствованных 3G мобильных сетей передачи данных, в которых достигнуты более высокие, чем 2 Мбит/с, скорости передачи данных, типично порядка 3 Мбит/с. Следует однако, отметить, что этот термин имеет достаточно условное применение. Первая страна, которая вводит 3.5G сети в большом национальном масштабе - Япония, и первый мобильный оператор - японская компания KDDI. KDDI ввел сеть множественного доступа с кодовым разделением каналов 2000 1x-EVDO в декабре 2003. Одной из самых популярных услуг в 3.5G сетях KDDI является загрузки музыки.

Технология высокоскоростного пакетного доступа по каналу связи вниз (нисходящему каналу) HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access), которую относят к поколению 3.5G, позволяет внедрять услуги, требующие высоких скоростей передачи информации, повышает скорость передачи данных и расширяет емкость сетей третьего поколения. Она обеспечивает плавное, эволюционное повышение производительности сетей третьего поколения, подобно тому, как это делает технология EDGE в сетевой среде GSM.

Технология HSDPA основана на использовании высокоскоростного общего нисходящего канала HS-DSCH (High-Speed Downlink Shared Channel) систем 3G, способного поддерживать высокие скорости передачи данных; она позволяет обслуживать разных пользователей, осуществляя мультиплексирование с временным и кодовым разделением. Благодаря этому данная технология идеально подходит для обработки прерывистого пакетного трафика в многопользовательской среде.

Высокоскоростной пакетный доступ по каналу связи вниз HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access) является протоколом доступа к данным для сетей мобильного телефона с высокой скорости загрузки, достигающей 5,8 Мбит/с. Подобно HSDPA, HSUPA считают эволюционной технологией поколения 3.75G. Предполагается введение HSUPA в мобильные телефоны в 2007 или 2008 годах.

Термин 4G используется для краткого обозначения технология беспроводного доступа четвертого поколения (Fourth-Generation), являющихся преемниками 3G. Концепция 4G описывается двумя различными, но во многом накладывающихся идеями:

1. Высокоскоростной мобильный беспроводной доступ с очень высокой скоростью передачи данных, того же самого порядка как подключение по медленным местное локальным сетям - до 20 мегабит в секунду. Это использовалось, чтобы описать технологии беспроводного доступа WLAN, таких как WiFi, WiMax, а так же другим потенциальным преемникам нынешних 3G стандарты мобильного телефона.

2. Всепроникающие сети (Pervasive networks). Аморфное и сегодня полностью гипотетическое концепция, где пользователь может быть одновременно связан с несколькими технологиями беспроводного доступа и может бесшовно перемещаться между ними. Эти технологии доступа могут быть Wi-Fi, UMTS, EDGE или любой другой будущей технологией доступа. В эту концепцию включают также технологии интеллектуального радио (Smart-Radio), для эффективного управления использованием спектра и передаваемой мощностью а так же использование протоколов ячеистой маршрутизации (Mesh Routing Protocol) с несколькими различными путями между парами узлов, чтобы создать всепроникающие сети.