Поколение 3G

…и в красноярском крае

Сеть IMT-MC-450 компании ЕТК на момент запуска в 2005 году насчитывала только пять базовых станций и не обеспечивала полноценного покрытия Красноярска. Такая ситуация продолжалась до ноября 2006 года, ког­да ЕТК объявил о запуске 9 новых БС и внедрении тех­нологии EV-DO, обес­печившей скорость передачи данных на уровне 2,4 Мбит/с. А в 2008 году оператор запустил ана­логичную сеть в Норильске.

Сетей стандарта UMTS в Красноярске не было до 2008 года. Перво­проходцем стал «МегаФон», запустив­ший в режиме тестовой эксплуатации пять базовых стан­ций в июне 2008 года. А вот в коммерческую эксплуа­тацию 3G-сети в Красноярском крае первым запустил МТС — в Красноярске и Норильске в 2008 году. В итоге в настоящее время территориальное лидерство по раз­вертыванию сетей 3G в регионе закрепилось за МТС.

«В Норильске мы обеспечили 100-процентное по­крытие города, в Крас­ноярске за полгода увеличили ем­кость сети 3G в два раза, а до конца года обеспечили 100-процентное покрытие города. Конечно, останавливаться на достигнутом мы не намерены и в 2022 году планируем строительство 3G в других городах Красноярского края.

«МегаФон» осуществил коммерческий запуск сети UMTS позже — в июле 2009 года. Как и во время те­стовой эксплуатации, работают пока пять базовых станций, обеспечивающие островное покрытие в Крас­ноярске.

Однако в скором времени ситуация должна кардинально измениться: по словам менеджера по связям с общественностью Красноярского отделения «МегаФон» Романа Ушакова, к концу 2022 года планируется строитель­ство развернутых сетей связи третьего поколения в крупней­ших городах Красноярского края. Инвестиции под этот проект есть в полном объеме.

«В ближайшем будущем в России связь 3G не будет конкурентом стандарту GSM, — считает Роман Ушаков. — В силу больших геогра­фических про­странств, на которых осуществляется деятельность операторов мобильной связи, экономически нецелесообразно стро­ить сети 3G в тех населенных пунктах и территориях, где на услу­ги этих сетей спрос будет заведомо недостаточный.

Как показывает мировая практика, стандарты успешно сосуществуют и до­полняют друг друга. Другой вопрос, если у оператора нет лицензии на предо­ставление услуг сетей GSM в каком-либо из регионов, тогда иного выхода, кроме как развивать сразу сети третьего поколения, нет».

А вот последний оператор «большой тройки» — «Вымпел­ком» (работает под торговой маркой «Билайн») — до сих пор от­стает: фрагмент 3G-сети, запущенный в мае 2009 года, насчи­тывает только одну базовую станцию. В течение всего прошлого года компания не вела нового строительства по причине фи­нансовых затрат на объединение с «Голден Телекомом», планы на 2022 год также не были озвучены.

В свою очередь, ЕТК также вел поэтапное развитие сети: в ноябре 2008 года в Красноярске была внедрена технология EVDO rev. A (DORA), повы­сившая скорость передачи данных в сети до 3,1 Мбит/с. Затем в течение 2009 года сеть Wellcom заработала в Канске, Ачинске, Зеленогорске, Лесо­сибирске и Енисейске.

1.1. Пути эволюции систем третьего поколения

Многие из будущих приложений мобильных систем третьего поколения (3G) обнаруживаются по мере разработки стандартов этого поколения [105]. В первую очередь разрабатываются и внедряются такие услуги, как доступ к беспроводным услугам Интернет, постоянный доступ к Сети, диалоговому видео и речи для сопровождения компьютерных услуг.

Термин 3G стал довольно неопределенным. Ранее положение о системах третьего поколения были определены достаточно точно в рамках стандартов. Они ставили цель обеспечить пользователям мобильной связи характеристики услуг не хуже, а может быть и лучше, чем в системе ISDN при скорости обмена 144 Кбит/с.

Некоторые первоначальные стандарты, переходные от поколения 2G к 3G, такие как стандарт “общая служба пакетной радиопередачи” (GPRS — General Packet Radio Service) и IS-95, могли обеспечивать характеристики, близкие к намеченным в 3G при некоторых оптимальных условиях.

Технологически увеличение скоростей реализуется несколькими способами: расширением используемого спектра и новыми методами модуляции, применяющими сжатие данных при заданном частотном диапазоне. Например, новые методы модуляции заменяют традиционную двоичную систему системой с большим значением одного разряда (амплитудно-фазовая модуляция).

Требования к системам 3G наиболее полно сформулированы в рекомендациях IMT-2000 Международным союзом электросвязи (МСЭ). Наиболее важные из них:

В Европе (
рис.
5.1) преобладает тенденция разработки систем на основе CDMA, совместимых с GSM (в частности, с японскими системами), но не предусматривается совместимость в глобальном масштабе.

В США имеется много сторонников эволюционного развития CDMA One к системе CDMA-2000. При этом ни один из стандартов не предполагает взаимодействия с европейской и японской системой.

Операторы DAMPS и GSM являются сторонниками дальнейшего развития систем на базе временного разделения каналов (TDMA). В результате пока глобальный роуминг видится возможным только с использованием многорежимного телефона.

Последнее требование особенно важно для поставщиков услуг, операторов и производителей аппаратуры. Они заинтересованы в том, чтобы предоставлять лучшие услуги (естественно, получая прибыли), но при этом сохранить доходы с уже вложенных средств (защита инвестиций).

Поэтому наиболее подходящим является эволюционный путь развития. Один из многих вариантов [21, 65, 82, 83, 114, 130] такой эволюции показан на
рис.
5.1.

В связи с этим разрабатываемые стандарты должны предусматривать совместимость с их предшественниками. Конечная цель заключается в том, чтобы имеющиеся телефоны могли обслужить соединение при перемещении мобильной станции между сотами, базирующимися на старых и новых технологиях.Имеются различные направления эволюции.

В апреле 2007г. Федеральным агентством связи (Россвязь) проводился конкурс на право предоставления услуг подвижной радиотелефонной связи с использованием полос частот в трех диапазонах 1935-1950 МГЦ, 2022-2022 МГЦ, 2125, 2140 МГЦ. Это по сути явилось началом внедрения услуг 3G на территории России. Если рассмотреть сегодняшние прогнозы систем 3G, то они сводятся к трем моментам:

  1. Системы, относящиеся к 3G, являются наиболее совместимыми с существующим оборудованием, дешевыми и имеют большие перспективы развития, поскольку в них вложены большие средства и имеется хорошая административная база.
  2. Россия имеет уникальный шанс сразу перейти на широкополосную систему (наиболее вероятно – это система WiMAX, о ней будет сказано далее).
  3. Система 3G и широкополосные системы имеют разные сектора применения на рынке услуг и могут существовать параллельно.

Рассмотрение доводов в защиту каждого из этих направлений выходит за рамки этой книги. Ниже приведены основные сведения о системах, охватываемых понятием систем 3G, и их характеристикам. Естественно, что системы развиваются стремительно во времени, и в ближайшее время можно ожидать новых свойств, например, повышения скоростей и расширения услуг до уровня, сравнимого с сиcтемами широкополосной мобильной связи

1.2. IMT-2000

Работы по созданию системы 3G начались в 1992 г., когда стало ясно, что мобильные системы играют все более и более важную роль. Международная исследовательская группа предсказала, что через 10 лет мобильные телефоны составят конкуренцию стационарной сети [128]. Однако в некоторых странах это предсказание осуществилось несколько раньше.

Работы были начаты в проекте, который получил название FPLMTS (Future Public Land Mobile Telephone System — будущая система мобильной телефонной связи) [125]. Акроним был несколько неуклюжий даже по сравнению с другими принятыми в жаргоне телекоммуникаций, так что ITU скоро принял немного более удобное название IMT-2000 (International Mobile Telecommunication — 2000 — Международная мобильная связь – 2000).

Проект ITU-2000 ставил цели:

Ни одна из этих задач не была полностью выполнена, но название закрепилось.

Скорость данных, поставленная в виде цели, в настоящее время достижима, но только при некоторых оптимальных условиях.

Наиболее важно, что не каждая страна разрешила запрошенный ITU частотный диапазон. Европа и многие из азиатских стран это сделали, но США пока не могут отвести для IMT-2000 весь запрашиваемый спектр. Технология IMT-2000 в США считается важной, и в перспективе отсутствие новой пропускной способности заставит США вступить на этот путь.

Читайте про операторов:  Найти местоположение человека по номеру телефона онлайн | Mobile-Locator

FPLMTS (будущая система мобильной телефонной связи) [125] рассматривала только мобильную телефонную связь и мобильную передачу данных. IMT-2000, как предполагалось, сможет охватывать все возможные применения беспроводной связи. Например:

Беспроводные сети IMT-2000 могли бы впервые предоставить связь более бедным странам, обеспечивая их сравнительно дешевым и быстрым путем совместного развития наземных и мобильных линий связи.

Теоретически, ориентируясь на использование всех типов беспроводных услуг по единственной системе радиосвязи, пользователи могли приобретать для них единое устройство. Они могли использовать мобильный телефон как домашний переносной телефон или даже делать вызовы через спутник посреди океана.

Первоначально МСЭ надеялся создать единый стандарт универсальной системы подвижной связи, однако по прошествии времени стало ясно, что, несмотря на относительную несложность формулировки основных требований к системе 3G, весьма непростым вопросом оказалась разработка стратегии достижения этих требований. Большинство этих идей было оставлено к 1999 г., когда были созданы первые прототипы оборудования IMT-2000.

Фиксированные беспроводные системы (беспроводный доступ и локальные сети) лучше всего работают на намного более высоких частотах, чем обычные мобильные телефоны.

Спутниковые телефоны являются более дорогими и имеют намного большие размеры, чем те, которыми готово воспользоваться большинство людей. Беспроводные LAN получают развитие в некоторых областях — например, беспроводная работа по Интернету на улице и в движении, но реализация этих стандартов в рамках IMT-2000 маловероятна, поэтому IMT-2000 сегодня имеет наиболее эффективную цель — это высокоскоростная передача данных по сотовой сети.

Первоначально ITU IMT-2000 определяло только скорости передачи данных.

Предложены три различных скорости, каждая для различного типа информации ISDN, а также стандарт на несущие частот для основных сетей передачи речи.

Предлагаются следующие скорости:

Идея применения высоких скоростей заключается в создании маленьких пикосот (picocells), которые могли бы быть установлены в общественных местах, таких как вокзалы или залы прибытия и отправления в аэропортах, давая людям возможность обращаться к высоким скоростям передачи данных.

Эти рекомендации по скоростям были предложены для служб, показанных на
рис.
5.2, в 1992 г., когда Интернет не был еще широко известен вне академических и технических кругов. IMT-2000 задумывался для того, чтобы формировать только мобильную часть Интернета, дополняя наземную службу.

Когда Интернет вошел в общественное и коммерческое пользование, ITU убедилось, что интернет-сеть стала одним из наиболее важных аспектов использования технологии IMT-2000. Это повлекло за собой дополнительные требования для поддержания протоколов, связанных с сетью коммутации пакетов.

1.4. Требования к спектру

В 1992 г. ITU рекомендовал, чтобы все страны мира распределяли для услуг 3G одни и те же частоты. Это позволило бы упростить глобальный роуминг, особенно при условии, что каждая страна использует один и тот же стандарт IMT-2000. Тогда пользователь независимо от местоположения мог бы быть уверен, что его мобильный телефон или устройство передачи данных будет работать.

К сожалению, единственной большой страной, которая фактически точно следовала рекомендациям ITU, был Китай. Европа и Япония уже использовали часть спектра для переносных телефонов и GSM. Америка (США) задействовала весь спектр для службы персональной связи и фиксированной радиосвязи [6, 114].

Единственная часть всемирного спектра, доступная 3G, относится к услугам спутниковой связи, при которых, конечно, частотный диапазон должен быть всюду один и тот же. Проблемы заключаются в том, что нет спутников, выведенных на орбиту, чтобы обеспечивать работу с мобильной станцией со скоростью 144 Кбит/c.

Наиболее экономичные спутники — широкополосные устройства. Они нуждаются в более высоких частотах, и это приводит к выводу, что на базе терминала для мобильной спутниковой службы нужно разработать совмещенный терминал, который можно применить и для сотовой связи стандарта IMT-2000.

Исходя из прогнозов UMTS (Universal Mobile Telecommunication Services) форума [15, 114], ITU вычислил дополнительный объем спектра, необходимый для размещения служб 3G в каждом из трех глобальных регионов.

Предполагая, что существующие 2G-сети будут в конечном счете модернизированы к 3G, МСЭ прогнозирует, что в каждом регионе до 2022 г. потребуется дополнительно иметь по крайней мере 160 МГц. Где этот спектр будет найден, еще не ясно, хотя ITU и различные группы промышленности рассматривают несколько предложений.

Очевидно, что использование частотных полос вокруг уже распределенного спектра — не выход из положения.

Они уже широко задействованы организациями, подобными НАСА, чтобы поддерживать контакт с космонавтами и космическими кораблями. Последние, может быть, будут передавать полезную информацию в течение многих десятилетий после того, как были запущены, и поэтому управление ими на других частотах невозможно.

Рассмотрим возможности в каждом спектре [6, 44, 114].

420–806 МГц

Известный как УВЧ-диапазон. В большинстве стран эти частоты используются для аналогового широковещательного телевидения. Они могут быть отданы мобильным телефонам только тогда, когда цифровое телевидение полностью заменит аналоговое, хотя это вряд ли случится в планетарном масштабе до 2022 года.

1429–1501 МГц

Эта частотная полоса используется во всем мире для нескольких различных целей [46], включая переносные телефоны, фиксированное радио и широковещательную передачу. Часть этого диапазона оставлена свободной, чтобы ученые могли пытаться принять возможные сигналы, которые могут передавать другие цивилизации.

1710–1885 МГц

Некоторая часть этой полосы уже задействована для мобильных служб в Европе и Азии, но этот диапазон может обеспечить дополнительную канальную емкость в Америке. В Европе он интенсивно используется для управления воздушным движением.

2290–2300 МГц

Эта очень маленькая полоска спектра используется для фиксированного радио, а также радиоастрономами, проводящими исследование глубокого космоса.

2300–2400 МГц

Эта частотная полоса используется для фиксированной беспроводной связи и некоторых телеметрических измерений. Диапазон расположен близко к спектру, уже распределенному для IMT-2000.

2520–2670 МГц

Различные страны используют эту частотную полосу для различных приложений, таких как широковещательная передача и фиксированное радио. Часть этого диапазона также задействована спутниками, связывающимися с Землей. Эта частотная полоса одобрена UMTS-Форумом как резерв для дополнительного расширения.

2700–3400 МГц

Частоты более чем 2700 МГц используются главным образом для радаров, хотя некоторые имеют другие приложения, такие как спутниковая связь. В частности, частотные полосы 3260–3267 МГц, 3332–3339 МГц и 3345,8–3352,5 МГц необходимы радиоастрономии, так как они соответствуют частотам радиоизлучения звезд.

1.5. Совместимость

Для построения мобильной сети 3-го поколения ITU первоначально хотел создать единственный глобальный стандарт, но это оказалось невозможным. Вместо этого рассматриваются два главных типа стандартов CDMA, основанных на DS-CDMA (Direct Spectrum — расширение спектра)

Главная причина расхождения стандартов — совместимость с существующими системами. Такая совместимость может быть достигнута одним из трех способов.

Прямая модернизация. Сетевые операторы для новых сервисов должны развертывать систему, которая, по существу, является только модернизацией существующего оборудования для подключения абонентов, использующих новые услуги. При этом она должна быть реализована так, чтобы возможно было работать со старыми базовыми станциями, и наоборот, новые станции должны вписываться в старую систему.

Типичным примером такой модернизации является добавление пакетной коммутации или лучшей модуляции, но сохранение существующих размеров сот и структуры каналов. Это существенно ограничивает варианты развития. В частности, большинство 2G-систем базируются на принципах TDMA, поэтому принцип прямой модернизации должен сохранить структуру TDMA.

Читайте про операторов:  Купибилет Горячая линия ? — Бесплатный Телефон Поддержки

Роуминг. В принципе, мобильное терминальное устройство может быть сделано так, чтобы взаимодействовать с любым числом отличающихся систем, давая возможность абонентам пользоваться ими во всем мире. Также не усматривается проблем с запросом терминала стандарта IMT-2000, если создать устройства с множественными режимами работы. Но наиболее желательным и самым дешевым решением является создание единого универсального типа терминала.

Хэндовер (передача соединения). Роуминг от одной системы к другой неудобен для большинства пользователей, поскольку соединение, как правило, сбрасывается, чтобы получить полномочия на работу в другой сети. Система 3G может быть сформирована так, чтобы она фактически передавала пользователей к сети 2G помощью процедуры хэндовера, при которой пользователь не должен заметить замены сети.

Проблема заключается в передаче обслуживания при наличии мультимедиа-соединений, которые не реализуются сетью 2G. В этом случае абонент не получает доступа к службам 3G, недоступным в сети 2G. Это накладывает некоторые ограничения на проект 3G-систем и на средства, которые могли бы работать в сетях 2G и 3G.

Фундаментальная проблема для IMT-2000 — то, что единственный стандарт не может модернизировать хэндовер от cdmaOne к GSM. Это означает, что два устройства, работающие на очень похожих стандартах IMT-2000 на основе CDMA (WCDMA и CDMA-2000), могут быть установлены рядом, но их работа будет зависеть от того, какая 2G-система развернута в этом районе.

Cdma one

Из систем второго поколения 2G только cdmaOne уже базируются на CDMA. Это дает преимущества в движении к системам 3G, так как операторы могут модернизировать их существующие сети с помощью нового программного обеспечения или новой системой модуляции, а не вводя новые системы радиосвязи. Эти обновления все вместе известны как cdma2000 и все совместимы с существующими I-95-системами.

До середины 2000 г. путь обновления для cdma не казался ясным. Результат, как предполагалось, должен был стать системой, названной CDMA-2000-3XMC, которая могла комбинировать 3 канала системы cdma One Расширяла пропускную способность.

К сожалению, эта система не была совместима с WCDMA, одобренной Европой и Японией, хотя их спецификации почти идентичны. Разница состоит в скорости чипа. В CDMA-2000 скорость чипа должна быть кратна скорости cdmaOne, а для WCDMA скорость чипа должна быть приспособлена к структуре тактовой синхронизации GSM.

В 2000 г. Motorola и Nokia вместе начали разработку системы, названной 1 Xtreme, в которой, по их утверждению, можно достигнуть скоростей, подобных 3XMC, но при этом использовать только один канал и, следовательно, одну треть спектра. Это утверждение пока еще не доказано, и некоторые аналитики говорят, что разработчики просто хотят обойти многие из патентов конкурента CDMA — Qualcomm.

Однако если эти планы окажутся реальными, то CDMA1 Xtreme действительно представит операторам cdmaOne шанс увеличить емкость любой конкурирующей системы. Параметры конкурирующих вариантов модернизации CDMA перечислены в табл. 5.

Таблица
5.2.
Сравнение систем на базе CDMA
CDMA-системаДиапазон частотыСкорость чипаМаксимальная пропускная способностьРеальная пропускная способность
CDMA One I-95b1,25 МГц1,2288 Мбит/с115,2 Кбит/с64 Кбит/с
CDMA -2000 1XMC1,25 МГц1,2288 Чип/с384 Кбит/с144 Кбит/с
CDMA-2000 1Xtreme1,25 МГц1,2288 Чип/с5,2 Мбит/с1200 Кбит/с
CDMA-2000 HDR1,25 МГц1,2288 Чип/с2,4 Мбит/с621 Кбит/с
CDMA-2000 3 XMC3,75 МГц3,6864 Чип/с4 Мбит/с1117 Кбит/с
WCDMA (UMTC)5 МГц4,096 Чип/с4 Мбит/с1126 Кбит/с

Для всех cdmaOne-операторов следующий шаг после IS-95b — система, названная 1 XMC (MC — Multi-Carrier — “много несущих”). Она требует новых аппаратных средств для базовых станций и базовых контроллеров, но ей не нужен новый радиоинтерфейс; она позволяет вдвое увеличить пропускную способность, используя каждый из кодов Уолша дважды. Это настолько похоже на предыдущие стандарты, что иногда систему называют IS-95c.

Edge (uwcc-136)

Система EDGE планировалась для того, чтобы операторы GSM могли ее применить в существующей сети в процессе перехода к UMTS. При этом они могли использовать в своих интересах спектр IMT-2000. Поскольку UMTS может выполнять хэндовер к GSM, обе эти технологии были бы совместимы, и большое количество терминалов, проданных в Европе, были бы способны работать через обе системы.

Все изменилось, когда EDGE был создан UWCC (Universal Wireless Communications Consortium — Консорциум универсальной беспроводной связи), совет, представляющий американскую промышленность выпускающую TDMA.

Работая с GSM-Ассоциацией, они разработали способ модернизации D-AMPS к EDGE. Объяснение этого факта простое: DAMPS выполнила свою задачу, так что операторам надо было строить новые сети 3G. И CDMA2000, и WCDMA были рассчитаны на построение этих новых сетей, но проблема была в широких каналах.

Новый радиоинтерфейс EDGE, созданный на основе стандартов GSM, обеспечивает плавный переход к системам радиосвязи 3-го поколения, позволяя увеличить скорость передачи данных до 384 Кбит/с. Что же касается более высоких скоростей передачи (от 2048 Кбит/с), которые определены в IMT-2000 для новых поколений пико- и микросотовых сетей, то их предполагается реализовать во второй фазе спецификаций.

Ширина канала EDGE — 200 кГц, такая же, как у GSM. Даже условия повторного использования каналов одинаковы. В 2000 г. ITU принял EDGE как режим IMT-2000 и стандартизировал его как UWC-136. В спецификациях EDGE заложены принципиально новые по сравнению с GSM возможности.

В первую очередь это автоматическое распознавание типа модуляции, применяемого в радиолинии, с автоматическим переходом в требуемый режим. Усовершенствованный метод модуляции позволяет абонентской радиостанции автоматически адаптироваться к качеству канала радиосвязи, причем самые высокие скорости передачи обеспечиваются, безусловно, в наиболее благоприятных условиях распространения радиоволн (например, вблизи базовых станций). В табл. 5.3 приведены сравнительные характеристики систем EDGE и WCDMA [20].

Таблица
5.3.
Сравнительные характеристики технологий EDGE и WCDMA
ПоказательEDGEWCDMA
Скорость передачи в условиях высокой мобильности в локальных зонах покрытия, Кбит/c128384
Скорость передачи в условиях низкой мобильности в широких зонах покрытия, Кбит/c3842048
Используемые диапазоны частот, МГцGSM (450, 900, 1800) и PCS (1900)1920–1980, 2110–2170
Ширина полосы канала, МГц0,25
Метод доступа/модуляцииTDMA/8PSKDS-CDMA/QPSK
Мощность передатчика мобильного терминала (передача речи), Вт1 (макс.)0,125

Технология EDGE предусматривает организацию двух служб: усовершенствованной службы пакетной передачи (EGPRS — Enhanced GPRS) и усовершенствованной службы коммутации каналов (ECSD — Enhanced Circuit Switched Data).

Она унаследовала почти все свои главные особенности от GSM и GPRS, включая структуру кадра TDMA с восемью слотами длиною слота 0,577 мс. Разница заключается в схеме модуляции. Вместо двоичной GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying — гауссовская манипуляция с минимальным сдвигом)

Услуги EDGE могут быть предоставлены обычному клиенту GSM для передачи речи и данных. Однако операторы, установившие эту систему, предоставляют также услуги GPRS (пакетная радиопередача) и HSCSD (высокоскоростная передача данных в сетях с коммутацией).

По этой причине услуги, предоставляемые EDGE, упоминаются иногда как EGPRS и EHSCSD. Для клиентов, которые не имеют оборудования EDGE, терминал полностью совместим с терминалом GSM. Поскольку 8-PSK более восприимчив к ошибкам, чем GMSK, EDGE имеет девять различных схем модуляции и кодирования (табл. 5.4).

Каждая предназначена для различного по качеству соединения. Они отличаются по количеству исправляемых ошибок. Смена режима кодирования производится каждый раз, когда декодируемый предыдущий блок принимается с низкой достоверностью. В результате следующий блок данных передается с более высокой помехозащищенностью (режим 8-PSK).

Читайте про операторов:  Бесплатный телефон горячей линии Сбербанка 8-800. Круглосуточная поддержка.
Таблица
5.4.
Схемы модуляции и кодирования в системе EDGE
Схемы модуляции и кодирования (MCS)Пропускная способность слотаИзбыточность для исправления ошибокТип модуляцииПропускная способность канала
MCS-18,8 Кбит/с143 %GMSK70,4 Кбит/с
MCS-211,2 Кбит/с91 %GMSK89,6 Кбит/с
MCS-314,8 Кбит/с45 %GMSK118,4 Кбит/с
MCS-417,6 Кбит/с22 %GMSK140,8 Кбит/с
MCS-522,4 Кбит/с187 %8 PSK179,2 Кбит/с
MCS-629,6 Кбит/с117 %8 PSK236,8 Кбит/с
MCS-744,8 Кбит/с43 %8 PSK358,4 Кбит/с
MCS-855,4 Кбит/с18 %8 PSK435,2 Кбит/с
MCS-959,2 Кбит/с8 %8 PSK473,6 Кбит/с

Td-wcdma

TD-WCDMA (Time Division-Wideband Code-Division-Multiple-Access) звучит противоречиво и часто называется гибридом между TDMA и CDMA. При этой методике, как и в TDMA, несущая частота разбивается на канальные интервалы, но каждый канальный интервал “уплотняется” несколькими CDMA-сигналами, преобразованными с помощью ортогональных кодов (см. расширение в части 2 CDMA).

В этом методе сохраняется методика мультиплексирования CDMA. Основными параметрами такой методики являются: частота, канальный интервал и код. На
рис.
5.5 показан кадр системы TD-CDMA.

В UMTS для двухсторонней связи разрешено применение частотного дуплексного разделения (FDD — Frequency Duplex Division) и временного дуплексного разделения (TDD Time Duplex Division).

При FDD в различных направлениях используются различные частоты, разделенные полосой 190 МГц. Очевидно, что если спектр лимитирован, то выделение парных полос частот затруднительно.

Временное разделение (TDD) разделяет прямой и обратный поток по времени. Мобильная станция и базовая станция поочередно используют одну и ту же частоту в разных направлениях. В этом случае можно уменьшить величину занимаемой полосы и не требуется разделение спектра на парные частоты.

Этот способ наиболее приемлем для небольших сот, поскольку интервал приема/передачи зависит от времени распространения информации. Однако для временного разделения часто выходом является применение асимметричных скоростей в прямом и обратном направлении. Метод TDD может оказаться более эффективным в пикосотах для работы с компьютерами (Интернет) беспроводным способом.

В WCDMA несущие частоты выделяются в соответствии с заданными методами доступа для каждой частоты. При выдаче лицензии для каждого канала указывается, должен ли он использоваться в направлении от абонента к станции или от станции к абоненту либо в непарном режиме.

Диалоговое (интерактивное) мультимедиа (высокой скорости)

Этот класс может использоваться для вполне высококачественной видео-конференц-связи или видеофонов, и комбинации заочной конференции с помощью телевидения и совместной дистанционной работы колектива.

Скорости передачи данных для этих услуг показаны в табл. 5.1 [21, 114]. Хотя три из них требуют коммутации каналов, но это, вероятно, будет осуществляться с помощью замены реальных каналов виртуальными.

Поскольку любая информация предоставляется в пакетах, включая речь, факс и видео, пакеты в виртуальном канале будут передаваться с учетом приоритета. Диалоговое мультимедиа высокой скорости гарантирует клиенту качество, за которое он заплатил, и в основном занимает неприоритетные каналы, когда они не используются.

Классический пример — передача данных в течение промежутков (пауз) в разговоре, но есть и другие. Например, большинство процедур заочной конференции с помощью телевидения и передачи изображений с помощью видеофона передают только те части изображений, которые изменились, а не постоянно все кадры, позволяя
существенную экономию пропускной способности.

В настоящее время речь составляет самую большую долю трафика через мобильные сети. Передача сообщений, использование мультимедийных услуг и передача данных занимает меньший объем, но демонстрирует быстрый рост. Детальное исследование запросов клиентов показывает, что эти типы трафика, вероятно, продолжат расти до тех пор, пока почти каждый пользователь в пределах зоны обслуживания IMT-2000 не будет иметь мобильный телефон.

Типы служб, доступных по стандарту IMT-2000, показаны в табл. 5.1, а примеры предоставляемых услуг — на
рис.
5.3.

3. Краткие итоги лекции 5

  • Наиболее важные требования к системам 3G: глобальный роуминг, сочетание пакетной коммутации данных и коммутации каналов, обеспечение передачи речи, данных и мультимедийных услуг, высокая скорость передачи данных, повышение скорости передачи данных до 2 Мбит/с.
  • Для IMT-2000 определены три различных скорости: 144 Кбит/с — скорость, принятая для ISDN; 384 Кбит/с — минимально необходимая по качеству для видеосвязи; 2048 Мбит/c — скорость, которая может быть достигнута внутри здания при низкой мобильности пользователя.
  • Стандарт третьего поколения обеспечивает следующие основные услуги: речь, голосовая почта, передача сообщений, коммутация пакетов, коммутируемые данные, мультимедиа (средней скорости), мультимедиа (высокой скорости), диалоговое (интерактивное) мультимедиа (высокой скорости).
  • Совместимость с другими системами может быть достигнута с помощью: прямой модернизации, роуминга, хэндовера (передачи соединения).
  • В настоящее время разработаны несколько систем третьего поколения. Их свойства ориентированы на состояние мобильной связи и применяемые системы в различных странах.
  • Широкополосный CDMA (WCDMA) — система 3-го поколения. Одна из основных характеристик разработки — простой хэндовер к системе GSM. WCDMA может работать без сигналов синхронизации от глобальной навигационной системы (GPS — Global Positioning System). В WCDMA для кодирования используются коды Голда. Для передачи в канал они объединяются с помощью той же QPSK-модуляции, что и в CDMA One. Все это позволяет передавать данные с максимальной скоростью приблизительно 2048 Кбит/с.
  • В системе TD-WCDMA, как и в TDMA, несущая частота разбивается на канальные интервалы, но каждый канальный интервал “уплотняется” несколькими CDMA-сигналами.
  • В UMTS для двухсторонней связи разрешено применение частотного дуплексного разделения (FDD – Frequency Duplex Division) и временного дуплексного разделения (TDD – Time Duplex Division).
  • При FDD в различных направлениях используются различные частоты, разделенные полосой 190 МГц. Временное разделение (TDD) разделяет прямой и обратный поток по времени. Мобильная станция и базовая станция поочередно используют одну и ту же частоту в разных направлениях.
  • Европейский стандарт WCDMA известен как универсальные службы мобильной связи (UMTS — Universal Mobile Telecommunications Services). CDMA-2000 совместима с существующей системой CDMA (по стандарту I-95) и не совместима с WCDMA.
  • 3XMC — CDMA2000-предложение, принятое ITU как часть IMT-2000. Его требуемые рабочие характеристики почти идентичны W-CDMA, но он нуждается в меньшем диапазоне частоты и использует в некоторой степени решения cdmaOne.
  • Высокоскоростная передача данных (HDR — High Date Rate) — модернизация 1 XMC, предложенная Qualcomm. Она приспосабливает канал 1,25 МГц к передаче данных и увеличивает скорость, используя различные типы модуляции.
  • Система 1Xtreme разработана совместно Nokia и Motorola. 1Xtreme — конкурент систем HDR и 3XMC. Он использует те же методы модуляции, что и HDR, но применяет их для передачи как речи, так и данных.
  • EDGE (UWCC-136) разработан для того, чтобы операторы GSM могли его применить в существующей сети в процессе перехода к UMTS. В спецификациях EDGE заложены принципиально новые по сравнению с GSM возможности. В первую очередь это автоматическое распознавание типа модуляции, применяемого в радиолинии, с автоматическим переходом в требуемый режим.
  • Чтобы сделать процесс внедрения EDGE более простым для операторов D-AMPS, Всемирный консорциум беспроводной связи (UWCC) предлагает определенный упрощенный стандарт, названный EDGE Compact. Он может использоваться только для передачи данных, а не речи. Он не требует многих из каналов управления, которые есть в полномасштабной системе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector