Мобильная связь 3g реферат

Обновлено: 05.07.2024

Мобильная связь третьего поколения ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Введение
1. Основные стандарты систем мобильной связи третьего поколения
2. Схема работы WAP
3. Mobile IP — перспективный протокол мобильной связи
Заключение
Список использованных источников

Сотовая связь — один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть. Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками (сотами).

Сеть составляют разнесённые в пространстве приёмопередатчики, работающие в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приёмопередатчика в зону действия другого.

Основные составляющие сотовой сети — это сотовые телефоны и базовые станции. Базовые станции обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (AMPS, NAMPS, NMT-450) или по цифровому (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Если телефон выходит из поля действия базовой станции, он налаживает связь с другой (англ. handover).

Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора, с мобильных телефонов на стационарные и со стационарных на мобильные.

Операторы разных стран могут заключать договоры роуминга. Благодаря таким договорам абонент, находясь за границей, может совершать и принимать звонки через сеть другого.

1. Основные стандарты систем мобильной связи третьего поколения

Стремительный рост мобильных абонентов, увеличение количества предоставляемых услуг позволяют надеяться на успешное развитие глобальных сетей мобильной связи и в ближайшей перспективе — объединение вообще всех видов связи — стационарной, наземной подвижной и спутниковой систем. Так что будет поистине глобальная система, хоть даже из любой точки мирового океана можно будет получить мультимедийный доступ к различным информационным базам. Уже к 2005 г предлагается, что число услуг, предоставляемых мобильным абонентам, сравняется с числом услуг стационарной электросвязи.

Для достижения этих целей проработка требований для систем новых поколений началась в начале 90-х годов. Уже к 1996 году стало ясно, что чисто наземные сети мобильной связи смогут обслужить не более 20% земной поверхности. Морские поверхности при таком подходе остаются свободными. Поэтому с 1996 года стали разрабатывать долгосрочную программу глобальной системы подвижной связи с включением и систем спутниковой связи, покрывающие зоной связи и морские поверхности. Эта работа ведется и по сей день. По графику к началу 2001 году должны быть разработаны основные принципы и намечены пути воплощения.

Одной из важнейших проблем была и остается проблема совмещения совершенно разных технологий мобильного доступа. Основные из них: FGDMA, TDMA и CDMA. Особенно трудно осуществить конвергенцию (взаимно проникновения) TDMA и CDMA, на которых основаны наиболее известные стандарты GSM и cdmaOne. К настоящему времени проблема не разрешена и поэтому будут использовать многофункциональные терминалы, поддерживающие различные стандарты, а это и сложно и очень дорого.

Программа создания всемирной системы мобильной связи носит название IMT — 2000 International Mobile Telecommunications. Эта программа объединяет 2 предшествующие программы: Перспективную сухопутную мобильную телекоммуникационную систему общего пользования FPLMTS и Глобальную персональную систему спутниковой связи GMPCS.

В рамках этой программы наиболее приоритетными являются задачи освоения новых частотных полос в диапазоне 2 ГГц, увеличение скорости передачи до 2,048 Мбит/с, разработка новых технологий радиодоступа, расширение ассортимента услуг, снижение тарифов.

В таблице приведены некоторые сравнительные характеристики.

Речь, данные, видеоданные, мультимедиа

Речь, данные, мультимедиа, мобильное телерадио

Скорость передачи кбит/с

Смешанная (преимущество каналов)

Смешанная (преимущество пакетов)

Требования не определены

GSM, TDMA, PDC, cdmaOne

GPRS, EDGE, IS-136

Стандарты серии IMT — 2000

В IMT — 2000 предлагается предоставление всего спектра услуг, а также обеспечивать режимы и с коммуникацией каналов и пакетов в симметричном и асимметричном режимах, взаимодействие с приложениями Internet и все должно быть совместимым с существующими системами.

Предполагается уже на этапе фазы 1 обеспечит также скорости передачи:

2,048 Мбит/с для стационарных абонентов; и внутри зданий со скоростью меньше 3 км/час;

до 384 кбит/с в локальной зоне при скорости перемещения абонентов 3−12 км/ч;

мобильная сотовая связь протокол до 144 кбит/с при скорости перемещения 12−120 км/ч в широкой зоне покрытия;

до 64 кбит/с при глобальном покрытии, включая и перемещение по зонам охвата спутниковых систем.

В системах 3-го поколения услуги принято классифицировать на 2 группы: не мультимедийные (узкополосная речь, низкоскоростная передача данных, график сетей с коммуникацией каналов) и мультимедийные (ассиметриные — прием — передача и интерактивные). Мультимедийные виды услуг могут предоставлять передачу компьютерной видеографики (даже 3-х мерную), видео — текстовой и графической информации, музыки, кино и т. п.

Рождаются и совершенно новые виды услуг:

— виртуальная домашняя среда, когда находясь вдали от дома, в поезде, самолета или еще где, можно с ноутбуком и мобильным терминалом получать различную информацию от домашнего источника;

— определение местоположения, поиск, отслеживание маршрута передвижения, организация чрезвычайных работ по спасению и т. п. );

— распознавание речи и управление голосом, использование индивидуальных особенностей голоса в качестве пароля доступа и т. п. ;

Имеется два подхода к стадии 3G: эволюционный и революционный.

Полосы частот для IMT — 2000

Подход к распределению частотного ресурса основывается на следующих принципах:

— создание единого частотного пространства с шириной 230 МГц для систем беспроводного доступа, сотовой и спутниковой связи;

— сочетание эволюционного и революционного подходов;

— гибкости в распределении спектра в разных географических зонах;

— выделение парных полос частот для связи с TDMA и непарных полос с TDMA.

В 1992 г на Всемирной административной радиоконференции WARC-92 на всемирной основе были выделены два участка:

1885−2025 МГц f = 140 МГц

2110−2200МГц f = 90 МГц Для этих целей постепенно во всех странах стали освобождать эти участки частот от других систем.

После 2005 г потребуется дополнительное выделение полос частот.

Технология доступа в UMTS основана на трех методах:

1. FMA 1 — на основе TDMA/CDMA расширением спектра (это FMA 1S);

2. FMA 1 — TDMA без расширения спектра (это FMA1 NS);

3. FMA 2 — на основе CDMA.

4. WCDMA — японский проект широкополосного радиоинтерфейса, предложенный в ITU — Т.

В рамках европейского института телекоммуникационных стандартов ETSI были рассмотрены 5 основных концепций организации радиодоступа:

1. — концепция (WB — CDMA) на основе FMA 2 и предложения ряда Японских фирм;

2. — концепция (OFDMA);

3. — концепция (WB-CDMA) на основе FMA1 NS без расширения спектра;

4. — концепция (WB — TD-CDMA) на основе FMA1 S с расширением спектра;

5. — концепция (ODMA) на основе CDMA/TDMA.

Концепции, , легли в основу спецификации UTRA — европейского предложения по радио технологии 3-го поколения.

Для мобильных терминалов ключевым требованием считают создание нормативных, дешевых, многофункциональных устройств. Такие терминалы будут иметь способность перепрограммироваться для адаптации к требованиям пользователя. Вероятно они будут иметь модульный принцип построения для различного конфигурирования. Могут быть носимые трубки или стационарные.

При технической реализации стандартов 3G поколения многие развитые страны или даже регионы, предлагают оборудование своего производства. Их проекты представлены в таблице. (см. ниже).

UTRA (представлен ETSI)

Объединяет две технологии: ШП — й метод доступа WCDMA FDD и комбинированный TDMA/CDMA. Чиповая скорость 3, 84 Мчип/с.

Система микросотовой связи с расширенными услугами и высокой пропускной способностью.

UWC — 136 (TIA TR 45.3)

Технология TDMA с минимальными требованиями к частотным ресурсам.

cdma 2000 (TIA TR 45.5)

Эволюция стандарта cdmaOne (IS-95). Несовместим по чиповой скорости с WCDMA и UTRA.

cdma 2000 — 3*1,2288 = 36 864 Мчип/с.

Компромиссное решение, объединяющее стандарты UTRA (Европа) и WCDMA (Япония).

WCDMA NA (T1P1 ATIS)

Во многом идентичен UTRA и WCDMA, но имеет особенности режима TDD.

Технология DS-CDMA с частотным дуплексным разносом. Чиповая скорость 3,84 Мчип/с (Япония).

Синхронная технология DS-CDMA и предложения стандарта cdma 2000 (Южная Корея).

Широкополосная ассиметричная технология DS-CDMA, предложения стандартов WCDMA и UTRA (Южная Корея).

Комбинированный вариант синхронной системы TDMA/CDMA (Корея).

8 из 10 предложений основываются на CDMA ["https://referat.bookap.info", 14].

FDD и TDD — методы дуплексного разноса.

2. Схема работы WAP

Набор протоколов WAP имеет два важных свойства: независимость протоколов WAP от радиоканальных протоколов сотовых сетей и возможность наращивания функций WAP за счет дополнительных прикладных служб связи. В состав WAP входит важная инструментальная подсистема WAE (Wireless Application Environment) — Прикладная среда мобильной связи. WAE содержит логические схемы и протокольные процодуры, которые используются разработчиками WAP — применений. Например, прикладные задачи WAP встраиваются в Сервер применений, действующий как стандартный Web — сервер (или приложение, вызываемое на странице Web — сервера). WAP протоколы мобильной связи при этом реализуются в трех компонентах: WAP — клиент, WAP — шлюз и WAP — фильтр.

WAP — шлюз/фильтр, выполняющий шлюзование содержательной информации, конвертирует стандартные Web — страницы (в синтаксисе HTML) в упрощенные страницы на языке WML (Wireless Markup Language). Средствами WML формируются также экранные образы этих страниц для отображения на дисплее мобильного терминала. Такие WML — страницы называются картами. Выводной набор карт — это WML — файл, в котором отдельные записи разделяются специальными метками;. В каждый момент времени на экране терминала отображается одна карта.

В отличие от HTML синтаксис WML содержит процедуры вызова процедур управления задачами, обработки событий и навигации в среде Web — сайтов.

3. Mobile IP — перспективный протокол мобильной связи

Универсальность построения архитектуры сети Интернет во многом предопределили широкие возможности их разнообразного использования и развития. В ныне действующей версии протокола IP v4 предусмотрено, что:

IP — адрес универсальным образом для любого узла Интернета (абонента или хоста) определяет физические координаты этого узла в сети, включая адреса домена, подсети и узла в подсети;

IP — адрес определяет общий маршрут пакетов данных от источника к получателю и далее от подсети источника к подсети получателя. При этом каждая подсеть знает адреса всех своих узлов, что существенно упрощает определение маршрута внутри подсети к конкретному узлу получателя;

Общесетевые протоколы TCP/IP однозначно соответсвуют иерархии подсетей и общей структуре Интернета. Соотношение доменов, подсетей и узлов Интернета фиксируется в IP — адресах и правилах маршрутизации пакетов.

В традиционных подсетях Интернета все узлы имеют фиксированное и неизменное местоположение. Поэтому регистрация абонентов выполняется, как правило, один раз. Абоненту подсети (узлу подсети) выделяется фиксированный IP — адрес, который заносится в маршрутные таблицы подсети.

Протокол Mobile IP, разработка которого еще полностью не завершена, должен обеспечивать мобильную связь с Интернет в условиях полной мобильности абонента (узлов Интернета). Абонент должен иметь возможность подключиться к Интернету (со своим сотовым телефоном, ноутбуком или другим устройством) или продолжать ранее установленную связь, перемещаясь в любую подсеть Интеренета. Причем, подключение в мобильном режиме не должно требовать установления какой-то новой конфигурации терминала и ввода нового IP — адреса.

Будущий протокол Mobile IP должен использовать общесетевые механизмы сопряженя действующих IP — сетей и вновь создаваемых высокоскоростных сетей мобильной связи. Не должны использоваться в качестве общесетевых протоколы связи, другим беспроводным технологиям типа CDPD, 802.11 или GSM. Mobile IP должен работать на сетевом уровне и выполнять функции адресации и маршрутизации, аналогичные универсальным функциям TCP/IP протоколов. Протоколы радиосетей на физическом и канальном уровнях должны быть полностью независимы от построения протоколов Mobile IP. Аппаратная реализация абонентских терминалов должна быть также независима от решений протокола Mobile IP. Лишь определенные программные компоненты сотовых систем могут учитывать особенности Mobile IP как общесетевого протокола.

Заключение

Создание современной динамичной рыночной экономики с механизмом саморегуляции невозможно без надежной системы связи и телекоммуникаций, которая является важным фактором инвестиционного климата и непременным условием развития бизнеса. Современное состояние мирового рынка услуг связи характеризуется глубокими структурными сдвигами.

Компьютеризация телекоммуникационного оборудования идет параллельно с процессами приватизации национальных систем связи, появлением на рынке крупных фирм — операторов, что приводит к усилению конкурентной борьбы. В результате снижаются расценки на телекоммуникационные услуги, расширяется их ассортимент, а пользователи имеют возможность выбора.

Несмотря на высокие темпы внедрения современных технологий, процент охвата населения РК новыми видами связи, такими как сотовая связь, пейджинг, Интернет остается низким.

Наиболее динамично развивается сотовая связь. Только за один 1999 г. число абонентов возросло почти на 80%. Это обусловлено постепенным ростом платежеспособного спроса населения, а также политикой снижения тарифов, проводимой крупнейшими компаниями сотовой связи. По прогнозам западных экспертов к концу первой декады XXI века пользователей услуг мобильной связи буде столько же, сколько абонентов телефонных сетей общего пользования.

Список использованных источников

1. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей: учебник для вузов / В. В. Крухмалёв , Н. В. Гордиенко , А. Д. Моченов и др.; под. ред. В. Н. Гордиенко и В. В. Крухмалёва . — М.: Горячая линия — Телеком, 2004. — 510 с.: ил.

2. Анин Б. Ю. Защита компьютерной информации / Б. Ю. Анин . — СПб.: BHV — Санкт-Петербург, 2000.

3. Карташевский В. Г. Сети подвижной связи / В. Г. Карташевский , С. Н. Семенов , Т. В. Фирстова . — М.: Эко-Трендз, 2001.

4. Системы мобильной связи: учебное пособие для вузов / В. П. Ипатов , В. К. Орлов , И. М. Самойлов , В. Н. Смирнов ; под ред. В. П. Ипатова . — М.: Горячая линия — Телеком, 2003. — 272 с., ил.

5. Кирилов В. И. Многоканальные системы передачи: учебник / В. И. Кирилов . — 2-е изд. — М.: Новое знание, 2003. — 751 с.: ил.

6. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн: учебник для вузов / Г. А. Ерохин , О. В. Чернышов , Н. Д. Козырев , В. Г. Кочержевский ; под. ред. Г. А. Ерохина . — 2-е изд., испр. — М.: Горячая линия — Телеком, 2004. — 491 с.: ил.

7. Ксенофонтов С. Н. Направляющие системы электросвязи: учебное пособие для вузов / С. Н. Ксенофонтов , Э. Л. Портнов . — М.: Горячая линия — Телеком, 2004, — 268 с.: ил.

8. Тепляков И. М. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей: учебное пособие / И. М. Тепляков . — М.: Радио и связь, 2004. — 328 с.: ил.

Почти у каждого человека есть мобильный телефон, позволяющий всегда оставаться на связи. С развитием технологий телефоны превратились практически в полноценный компьютер, позволяющий выходить в интернет, отправлять почту, смотреть он-лайн передачи и многое другое, но некоторые функции не могут работать без качественной связи. Именно по этой причине сейчас мы можем наблюдать быстрый рост и прогресс в области беспроводных технологий связи. На данный момент бурно развивается уже четвертое поколение мобильной связи 4G(от англ. fourth generation — четвёртое поколение).

Содержание

Введение 2
Сети 3G 3
Характеристика стандарта 4
Сети 4G (LTE): структура и принцип работы 5
Система кодирования последнего поколения – OFDM 6
Положение LTE в эфире 7
Структура сетей четвертого поколения 8
Особенности и отличия беспроводных мобильных сетей 3G и 4G 10
Скорость 10
Сеть 10
Технологии передачи 10
Пропускная способность 11
Вывод 11
Заключение 12
Список литературы 13

Прикрепленные файлы: 1 файл

Особенности и отличия сетей 3g и 4g.docx

Характеристика стандарта 4

Сети 4G (LTE): структура и принцип работы 5

Система кодирования последнего поколения – OFDM 6

Положение LTE в эфире 7

Структура сетей четвертого поколения 8

Особенности и отличия беспроводных мобильных сетей 3G и 4G 10

Технологии передачи 10

Пропускная способность 11

Список литературы 13

Введение

3G и 4G – это мобильные технологии беспроводной связи, в которые входят не только радиосвязь, но и высокоскоростной доступ в интернет с каналом передачи данных. Каждое поколение связи имеет свои технологии, которые нуждаются в новом оборудование, обслуживание и зачастую в наличие свободных частот. Все эти требования увеличивают время между разработкой и внедрением сети приблизительно на 10 лет. Так, например, сети 3G начали разрабатываться еще в 1990-х, а внедрены были лишь в 2000-х годах, а 4G стали разрабатывать в 2000-х, а их внедрение началось только с 2010 года.

Сети 3G

Разработки технологии мобильной связи 3 поколения начаты в 1997 году.

Задача создания мобильных сетей третьего поколения заключается не только в разработке мобильных телефонов лучшего качества. Каналы связи 3G должны обеспечивать работу мультимедийных приложений, включая видеотелефонию, видео по требованию и другие формы широкополосной связи.

Международный телекоммуникационный союз (ITU) разработал стандарт IMT-2000 (International Mobile Telecommunications), для 3G, который открывает путь совершенствования приложений и сервисов. Первая сеть 3G была разработана в Японии в 2001 году.

Стандарт IMT-2000 включает в себя следующие стандарты:

W-CDMA (Code Division Multiple Access)
CDMA2000
TD-CDMA/TD-SCDMA
DECT
UWC-136

Характеристика стандарта

Мобильная связь третьего поколения строится на основе пакетной передачи данных. Сети третьего поколения 3G работают на частотах дециметрового диапазона, как правило, в диапазоне около 2 ГГц, передавая данные со скоростью до 14 Мбит/с. Они позволяют организовывать видеотелефонную связь, смотреть на мобильном телефоне фильмы и телепрограммы и т. д.

В сетях 3G обеспечивается предоставление двух базовых услуг: передача данных и передача голоса.

Согласно регламентам ITU (International Telecommunications Union) — Международный Союз Электросвязи) сети 3G должны поддерживать следующие скорости передачи данных:

для абонентов с высокой мобильностью (до 120 км/ч) — не менее 144 кбит/с;
для абонентов с низкой мобильностью (до 3 км/ч) — 384 кбит/с;
для неподвижных объектов — 2,048 кбит/с.

Основные тренды в сетях 3G:

преобладание трафика data-cards (USB-модемы и PCMCIA-карты для ноутбуков) над трафиком телефонов и смартфонов 3G;
постоянное снижение цены 1 Мб трафика, обусловленное переходом операторов к более совершенным и эффективным технологиям.

Сети 3G отличаются повышенной экологической безопасностью: мощность излучения передатчика терминала существенно ниже, чем в других стандартах: пиковая — 200 мВт, средняя на большей части обслуживаемой территории примерно на порядок ниже пиковой.

3G-технологии предлагают огромное многообразие различных сервисов, что существенно расширяет возможности коммуникаций. Видео конференции в такси, просмотр отрывков из любимых мыльных опер в поезде, доступ к мультимедиа, мультимедиа игры являются лишь некоторыми примерами из этого ряда. И все эти видов услуг доступны с помощью компактного 3G сотового телефона. Скорость передачи данных по методу WCDMA составляет 2 Мбит/с.

Разработана технология сотовой связи для Европы и Японии UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) - Универсальная система мобильной связи, которую также часто называют 3GSM.

Начиная с 2006 года, на сетях UMTS стала внедряться технология высокоскоростной пакетной передачи данных от базовой станции к мобильному терминалу HSDPA. Поддерживала скорость передачи данных в режиме от базовой станции к мобильному терминалу до 7,2 Мбит/сек (в перспективе 14 Мбит в сек).

Сети 4G (LTE): структура и принцип работы

Сотовые сети стандарта GSM по своей структуре изначально не были предназначены для мобильного интернета. Соответственно, в наши дни операторы сотовой связи вынуждены с целью удовлетворения потребностей населения вкладывать огромные деньги в модернизацию своих сетей до 3G (UMTS), а теперь уже и до 4G (LTE). Само собой, данные капиталовложения сотовые компании щедро заимствуют из наших с вами карманов, однако их работа тоже при этом весьма не легка.

Сейчас, когда внедрение сетей третьего поколения еще до конца в России не закончено, операторы уже приступили к работе над сетями следующего поколения – 4G или LTE.

LTE является следующим после 3G поколением мобильной связи и работает на базе IP-технологий. Основное отличие LTE от предшественников – высокая скорость передачи данных. Теоретически она составляет до 326,4 Мбит/с на прием (download) и 172,8 Мбит/с на передачу (upload) информации. При этом в международном стандарте указаны цифры в 173 и 58 Мбит/с, соответственно. Данный стандарт связи четвертого поколения разработало и утвердило Международное партнерское объединение 3GPP.

Система кодирования последнего поколения – OFDM

Давайте разберемся, в чем же состоит главная особенность стандарта LTE. Так же как и в сетях 3G главным звеном в LTE можно назвать технологию кодирования и передачи данных OFDM-MIMO.

OFDM расшифровывается как Orthogonal Frequency-division Multiplexing и по-русски означает ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием. Это цифровая схема модуляции, использующая близко расположенные друг от друга ортогональные поднесущие в большом количестве. Все поднесущие моделируются по стандартной схеме модуляции, такой как квадратурная амплитудная модуляция на небольшой символьной скорости с соблюдением общей скорости передачи данных, как и в простых схемах модуляции одной несущей в этой же самой полосе пропускания. В действительности сигналы OFDM генерируются благодаря применению "Быстрого преобразования Фурье".

Данная технология описывает направление сигнала от базовой станции (БС) к вашему мобильному телефону. Что же касается обратного пути сигнала, т.е. уже от телефонного аппарата к базовой станции, техническим разработчикам пришлось отказаться от системы OFDM и воспользоваться другой технологией под названием SC-FDMA. В расшифровке она читается как Single-carrier FDMA и в переводе означает мультиплексирование на одной несущей. Смысл ее в том, что при сложении большого количества ортогональных поднесущих образуется сигнал с большим пик-фактором (отношением амплитуды сигнала к своему среднеквадратичному значению). Для того чтобы такой сигнал мог передаваться без помех необходим высококлассный и довольно дорогой высоколинейный передатчик.

MIMO - Multiple Input Multiple Output – представляет собой технологию передачи данных с помощью N-антенн и приема информации M-антеннами. При этом принимающие и передающие сигнал антенны разнесены между собой на такое расстояние, чтобы получить слабую степень корреляции между соседними антеннами.

Положение LTE в эфире

На данный момент под сети 4G уже зарезервированы диапазоны частот. Наиболее приоритетными принято считать частоты в районе 2,3 ГГц. Здесь главным примером является Китай со своим сотовым оператором China Mobile, уже выделившим нужный частотный диапазон и проводящий тестовое вещание. С учетом огромного объема местного потребления сотовой связи использование данной частоты обречено на успех и преобладание в Китае.

Другой перспективный диапазон частот – 2,5 ГГц применяется в США, Европе, Японии и Индии. Имеется еще частотная полоса в районе 2,1 ГГц, но она сравнительно небольшая – доступны лишь 15 МГц в диапазоне 2,1 ГГц, а большинство европейских мобильных операторов ограничивают в этом диапазоне полосы до 5 МГц. В будущем, скорее всего, наиболее используемым будет частотный диапазон 3,5 ГГц. Это связано с тем, что на данных частотах в большинстве стран уже используются сети беспроводного широкополосного доступа в интернет и благодаря переходу в LTE операторы получат возможность вновь применять свои частоты без необходимости приобретения новых дорогих лицензий. В случае необходимости под сети LTE могут быть выделены и другие диапазоны частот.

В отношении используемых полос частот и методов распределения в LTE все довольно непонятно и противоречиво, т.к. сам стандарт достаточно гибкий. В разных структурах сети четвертого поколения могут базироваться на полосах частот в диапазоне от 1,4 до 20 МГц, в отличие от фиксированных 5 МГц в 3G (UMTS). Также имеется возможность применения как временного разделения сигналов TDD (Time Division Duplex - дуплексный канал с временным разделением), так и частотного - FDD (Frequency Division Duplex - дуплексный канал с частотным разделением) . Например, сеть LTE, строящаяся в Китае, стандарта TD-LTE.

Зона обслуживания базовой станции сети LTE может быть разной. Обычно она составляет около 5 км, но в ряде случаев она может быть увеличена до 30 и даже 100 км, в случае высокого расположения антенн (секторов) базовой станции.

Другое позитивное отличие LTE – большой выбор терминалов. Помимо сотовых телефонов, в сетях LTE будут использоваться многие другие устройства, такие как ноутбуки, планшетные компьютеры, игровые устройства и видеокамеры, снабженные встроенным модулем поддержки сетей LTE. А так как технология LTE обладает поддержкой хендовера и роуминга с сотовыми сетями предыдущих поколений, все данные устройства смогут работать и в сетях 2G/3G.

Структура сетей четвертого поколения

Схема сетей 4G (LTE) выглядит следующим образом:

Как видно из данной схемы, сети LTE включают в себя модули сетей 2,75G (EDGE) и 3G (UMTS). Из-за данной особенности строительство сетей четвертого поколения будет достаточно специфичным и походит скорее на следующую ступень развития сегодняшних технологий, нежели на что-то принципиально новое.

К примеру, в соответствии с такой структурой, звонок или интернет-сессия в зоне действия сети LTE может быть без разрыва соединения передана в сеть 3G (UMTS) или 2G (GSM). Кроме того, сети LTE довольно легко интегрируются с сетями WI-FI (обозначение WLAN Access NW на вышеприведенной схеме) и Интернет.

Остановимся на подсистеме радиодоступа более подробно. По своей структуре сеть радиодоступа RAN - Radio Access Network – выглядит аналогично сети UTRAN UMTS, или eUTRAN, но имеет одно дополнение: приемо-передающие антенны базовых станций взаимосвязаны по определенному протоколу X2, который объединяет их в сотовую сеть - Mesh Network – и дает возможность базовым станциям обмениваться данными между собой напрямую, не задействуя для этого контроллер RNC - Radio Network Controller.

Особенности и отличия беспроводных мобильных сетей 3G и 4G

Чтобы понять разницу между 3G и 4G, нужно изучить некоторые моменты, которые обязательно должны быть приняты во внимание.

Скорость

Первая точка сравнения между сетями 3G и 4G это скорость. Ответить, на вопрос кто из них имеет лучшую скорость сложнее. Скорость 3G зависит от того, какую зону охвата имеет сеть. На данный момент, текущая скорость передачи 4G, по крайней мере, в 4 раза быстрее, чем в сетях 3G. Однако многие эксперты полагают, что нынешние сети 4G это идеально работающие и передовые сети 3G. На самом деле сеть 4G будет работать в 10 раз быстрее, чем нынешние сети 3G. На сегодня существуют возможность повышения скорости передачи в сетях 3G. Было замечено, что если скорость 3G усиливается в GSM сетях, она будет равна скорости 4G в сети CDMA.

С введением 3G, пользователи сотового телефона были в состоянии разговаривать и осуществлять передачу данных одновременно, при более высоких скоростях передачи данных. Скорость передачи данных в 4G, как ожидается, будет выше, чем существующие и предоставляемые сетями 3G. Наряду с увеличением скорости передачи данных, 4G, как ожидается, даст своим пользователям возможность играть в онлайн игры и использовать мультимедиа контент из интернета. В сетях 3G возможна одновременная работа голосовой связи и передачи данных. Обе эти функции работают параллельно друг другу.

Технологии передачи

Технология 3G использует пакетной коммутацию и коммутационные каналы узлов сети. В 4G, применяется только пакетная коммутация. Если у вас есть возможность, сравнить пропускную способность 3G и 4G, вы заметите, что между ними нет никакой разницы. Таким образом, все звонки в 4G используют технологию IP-телефонии, которой нет в сетях 3G.

Статья раскрывает сущность мобильных сетей, а также специфические особенности каждой из них в целом.

Ключевые слова: мобильные сети 1G, 2G, 3G, 4G

Определений сотовой связи есть огромное количество, и каждое из них трактуется по-разному. По существу, сотовая связь — это один из подвидов радиосвязи, ключевым звеном которого является сотовая сеть. Особенность сотовой связи заключается в том, что зона покрытия делится на ячейки, которыми являются зоны покрытия отдельных базовых станций. Сама сеть представляет собой совокупность приемопередатчиков, которые в свою очередь определенным образом расставлены в пространстве. Работа сети осуществляется на определенной частоте, с коммутирующим оборудованием, с помощью которого определяется местоположение абонента [1].

Сотовая связь 1G представляет собой аналоговую систему, предназначенную исключительно для осуществления голосовых вызовов и некоторых скромных возможностей. Данная система более подвержена шумам и искажениям, чем обычная проводная, а скорость передачи данных очень низкая. Цена в 80-е годы на звонки была довольно высокой, и не каждый мог себе такое позволить. Как известно во всех аналоговых стандартах применяется частотная или фазовая модуляция для передачи речи и частотная манипуляция управления. Однако данный способ имеет ряд существенных недостатков, к ним относятся: возможность прослушивания разговоров другими абонентами, также помимо этого возможно пропадание сигнала из окружающей местности (горы, деревья, стены) [2].

Рис. 1: Сотовая связь 1G

Сотовая связь 2G (рис.2) является глобальной системой мобильной связи — GSM, преимущество которой заключается в подключении большего количества пользователей, причем подключение осуществляется одновременно в заданной полосе частот для каждого пользователя. Скорость такой сети достигает 14,4 Кбит/с, она является телефонной сетью общего пользования [3].

Рис. 2: Сотовая связь 2G (GSM)

Очень важным толчком в сотовой связи стал переход к третьему поколению сетей 3G (рис3). Она представляет собой цифровую связь, которая включает в себя пять стандартов W- CDMA, CDMA2000, TD-CDMA/TD-SCDMA. Под мобильной сетью третьего поколения понимается интегрируемая мобильная сеть, которая в свою очередь обладает довольно неплохими скоростными параметрами по передачи информации, скорость достигает 2048кбит/с, в движении же когда скорость транспортного средства достигает 3км/ч, скорость сети остается, но гораздо меньше 384 кбит/c/ [2].

Рис. 3: Яркий пример скорости передачи мобильной сети третьего поколения

Дальнейшее развитие в области сети стала технология 4G (рис.4), скорость передачи достигала 100 Мбит/с для абонентов, которые передвигаются на личном или общественном транспорте, а абонентам, обладающим меньшей подвижностью, таким как пешеходы или фиксированный абонент, скорость представляется до 1 Гбит/c [2].

Рис. 4: Мобильная сеть 4G

Основные термины (генерируются автоматически): сотовая связь, GSM, CDMA, NTT, TD-CDMA, TD-SCDMA, зона покрытия, мобильная сеть третьего поколения, скорость передачи.

Сотовая связь является основой современных коммуникаций. Технически это одна из разновидностей радиосвязи, в которой абоненты связываются друг с другом с помощью сети базовых станций, принимающих и ретранслирующих сигнал от приемопередатчиков пользователей. Для того, чтобы связь была доступна везде, в любом месте и любое время, независимо от того, где находитесь вы и ваш собеседник, таких базовых станций должно быть очень много, чтобы покрыть максимум площади и обеспечить одновременную связь сразу множеству абонентов.

Сотовая связь стала привычным явлением, поэтому сейчас сложно представить, что относительно недавно ее не было: например, в России мобильная связь начала массово распространяться только в начале XXI века. В силу того, что в России массовая сотовая связь появилась несколько позже, чем в остальном мире, у нас быстро появились сети 2G, а сети первого поколения разворачивались не везде и проработали недолго. Поэтому коротко расскажем об особенностях сотовых сетей, начиная со второго поколения 2G и заканчивая 5G, внедрения которого все ждут.

Сотовые сети 2G, 3G, 4G, 5G: в чем основное отличие

Если говорить коротко, то основным отличием сотовых сетей разных поколений является скорость передачи данных, становившаяся все быстрее по мере развития технологий и быстродействия оборудования. Немного остановимся на особенностях каждого из стандартов.

Сотовые сети 2G

Сети с использованием GPRS получили индекс 2,5G, потому что до уже утвержденных к тому моменту норм стандарта 3G они не дотягивали. В дальнейшем появилось еще и 2,75G – технология EDGE, отличающаяся от GPRS способом кодирования и увеличенной скоростью передачи данных. Внедрение EDGE позволило повысить скорость передачи данных до 474 кбит/с в теории и до 220 кбит/с на практике. В некоторых случаях EDGE даже относят к технологии 3G, если способ ее реализации позволяет обеспечивать требования к этому стандарту (скорость передачи данных — до 384 кбит/с).

Сотовые сети 3G

Первые коммерческие сети этого стандарта были запущены в 2001-2003 году. Сначала появилась сеть в Японии, потом в Норвегии. В США первую сеть 3G запустили в 2002 году, а в России сети третьего поколения начали работу в тестовом режиме в 2002 году. Массовый запуск в регионах начался с 2008 года.

Основой 3G сети в России является стандарт UMTS (или W-CDMA). Первоначально скорость передачи данных в них достигала 384 кбит/с. В дальнейшем скорости быстро выросли с появлением 3,5G, то есть с внедрением стандартов HSPA и HSPA+, способных, в идеале, развивать скорости до 14,4 Мбит/с и 42 Мбит/с соответственно.

Сотовые сети 4G

Следующим шагом по повышению скорости передачи данных стало внедрение сотовых сетей четвертого поколения. На сегодня это самые актуальные сети для мобильной связи и высокоскоростного мобильного доступа в Интернет. В России сети 4G работают на частотах 1800 МГц, 2600 МГц и реже на частоте 800 МГц.

Особенность 4G заключается в том, что сначала были запущены сети LTE для передачи данных. LTE — это стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных с увеличенной пропускной способностью, разработанный на основе предыдущих стандартов EDGE и HSPA. У LTE есть важная особенность: сети этого стандарта умеют передавать только данные, но не голос, так как LTE поддерживает только коммутацию пакетов данных, а голосовые вызовы в GSM и UMTS осуществляются на основе коммутации каналов.

Поэтому первоначально сети на основе LTE использовались только для передачи данных, а голосовая связь осуществлялась за счет переключения смартфонов в сети 3G или даже 2G. В дальнейшем реализовали технологию VoLTE — передачу голоса в сетях LTE. После этого стало возможно внедрение полноценных 4G-сетей. На момент написания статьи это наиболее актуальный и быстродействующий стандарт, а сотовые операторы постепенно расширяют зону покрытия сетями 4G.

Сотовые сети 5G

Выбор сети на смартфоне. Как разные сети отображаются на экране

Нужно ли обычному пользователю знать, в какой сети он в данный момент находится, есть ли от этого польза и требуется ли что-то настраивать вручную?

Понимание того, в какой сети вы в данный момент находитесь, позволит оценить скорость загрузки данных и понять, что сделать реально, а что не стоит даже пробовать. Например, находясь в сети GPRS бессмысленно пытаться посмотреть ролики в YouTube или TikTok. Для этого нужна как минимум сеть 3G, причем в своей быстрой версии —HSPA или HSPA+.

Теперь разберемся с тем, как самостоятельно выбирать сети и принудительно назначать, в каком стандарте работать. Автоматическое подключение к новейшему стандарту не всегда хорошо. Если вы находитесь на границе действия сети 4G, но при этом рядом имеется хороший сигнал 3G, лучше переключиться на него, так как скорость будет быстрее.

Читайте также: