Среди современных телекоммуникационных средств наиболее стремительно развиваются сети сотовой связи.
Внедрение сотовой связи позволило:
- решить проблему экономичного использования выделенной полосы радиочастот путем передачи сообщений на одних и тех же частотах;
- увеличить пропускную способность телекоммуникационных сетей.
Свое название системы сотовой связи получили в соответствии с сотовым принципом организации связи, согласно которому зона обслуживания делится на ячейки (соты) шестиугольной формы.
Под сотой понимают зону обслуживания одной базовой станцией (БС), находящейся в центре каждой ячейки и обслуживающей все подвижные станции (ПС), так как антенна с круговой диаграммой направленности будет покрывать почти всю площадь шестиугольной ячейки.
Сотовые системы связи являются принципиально новым видом систем связи, так как они предназначены для обеспечения радиосвязью большого числа подвижных абонентов с выходом в телефонную сеть общего пользования.
Система сотовой связи - это сложная и гибкая техническая система, допускающая большое разнообразие, как по вариантам конфигураций, так и по набору выполняемых функций . Система может обеспечивать передачу, как речи, так и других видов информации, в частности текстовых сообщений и компьютерных данных. В части передачи речи, может быть реализована обычная двусторонняя телефонная связь, многосторонняя телефонная связь (так называемая конференцсвязь), голосовая почта. При организации обычного двустороннего телефонного разговора, начинающегося с вызова, возможны режимы автодозвона, ожидания вызова, переадресации вызова.
Идея сотовой телефонной связи отображена на (рис.1). Площадь, подлежащая телефонизации, покрывается сетью многоканальных приемопередатчиков, которые называют базовыми станциями. Базовые станции служат своеобразным связующим звеном между сотовым телефоном и центром коммутации связи с подвижными объектами, где роль проводов обычной телефонной сети выполняют радиоканалы. Число каналов базовой станции обычно кратно 8, например, 8, 16, 32 и т.д.
Один из каналов является управляющим. В некоторых ситуациях он может называться также каналом вызова. На управляющем канале происходит непосредственное установление соединения при вызове подвижного абонента сети, а сам разговор начинается только после того, как будет найден свободный в данный момент канал и произойдет переключение на него. Все эти процессы происходят очень быстро и потому незаметны для абонента. Он лишь набирает нужный ему телефонный номер и разговаривает как по обычному телефону.
Чувствительность и излучаемая мощность базовой станции гораздо выше, чем чувствительность и мощность излучения подвижной станции, что позволяет сделать мобильные телефоны достаточно компактными и использовать маломощные источники питания.
Рис. 1 Упрощенная функциональная схема системы сотовой связи
При перемещении подвижной станции через границу зоны обслуживания базовой станции (соты) должно обеспечиваться автоматическое (и незаметное для абонента) переключение обслуживания с одной базовой станции на другую. Переключение осуществляет центр коммутации подвижной сети.
Центр коммутации - это автоматическая телефонная станция системы сотовой связи, обеспечивающая все функции управления сетью. Центр коммутации связи с подвижными объектами имеет выход на коммутируемую телефонную сеть общего пользования.
Система сотовой связи может включать более одного центра коммутации, что может быть обусловлено, в частности, эволюцией развития системы или ограниченностью емкости коммутатора. Возможна, структура системы, показанной на рис.2 - с двумя (и более) центрами коммутации, один из которых условно можно назвать «головным» или «ведущим».
Рис. 2. Система сотовой связи с двумя центрами коммутации
Для оптимального, т. е. без перекрытия или пропусков участков, разделения территории на соты могут быть использованы только три геометрические фигуры: треугольник, квадрат и шестиугольник. Наиболее подходящей фигурой является шестиугольник, так как, если антенну с круговой диаграммой направленности устанавливать в его центре, то будет обеспечен доступ почти ко всем участкам соты.
Для разделении обслуживаемой территории на соты тщательно
измеряют или рассчитывают параметры системы для определения
минимального числа базовых станций, обеспечивающих удовлетворительное обслуживание абонентов по всей территории, определяют оптимальное место расположения базовой станции с учетом рельефа местности, рассматривают возможность использования направленных антенн, пассивных ретрансляторов и смежных центральных станций в момент пиковой нагрузки и т. д.
Если представить зону обслуживания абонентов сотовой сети как
окружность с радиусом R 0 (рис.3), то площадь этой зоны будет
p
R 0 2 , площадь соты (шестиугольника) равна 2,6R 2 где R - радиус рабочей зоны BS, тогда число сот L определяется
по формуле L=1,21(R 0 /R). Очевидно, что число базовых станций равно числу сот.
Рис.3 Зона обслуживания абонентов сотовой сети.
В сотовых сетях радиосвязь БС с абонентской ПС осуществляется в пределах малой рабочей зоны, что позволяет многократно использовать одни и те же частоты в зоне обслуживания. (Типовые значения радиуса соты R = 2 - 35 км, это - макросоты. Микросоты (радиус - сотни метров), в которых базовые станции берут на себя нагрузку от медленно передвигающихся абонентов, и пикосоты (R = 10 - 60 м) - используются в городах с высокой плотностью населения и в закрытых зонах (учреждениях, вокзалах, жилых помещениях.)
Соты группируются в кластеры ,каждом из которых находится несколько базовых станций, работающих в неповторяющихся диапазонах частот. План расположения номеров БС составляется по определенной системе, с целью экономии радиоспектра и предусматривает разнос на защитный интервал D, который превышает дальность распространения сигналов с целью защиты от переходных помех между сотами (рис.4). Основной потенциал сотовой идеи заключается в том, что уровень взаимных помех не зависит от расстояния между ячейками, а зависит от отношения между ячейками к их радиусу. Радиус ячейки зависит от мощности передатчика и определяется разработчиком в процессе проектирования. С уменьшением радиуса ячейки возрастает количество базовых станций. Чем меньше радиус, тем чаще можно повторно использовать частоты, уже задействованные в других сотах. Таким образом, одну частоту можно повторять много раз, что обеспечивает высокую пропускную способность системы без расширения занятой ею полосы частот. Количество базовых станций, работающих в кластере равно: Nбс =(D/R) 2/3,где D - расстояние между базовыми станциями, использующими одни и те частоты. На приведённом рис 4. размерность кластера равна n = 9, следовательно, если для обслуживания абонентов в одной ячейке требуется набор из 10 частот, то для создания сотовой структуры требуется располагать набором из 90 частот.
Рынок мобильных девайсов с каждым годом насыщается большим количеством смартфонов различных классов и брендов. Связной опубликовал статистику продаж «умных телефонов» за первый квартал 2014 года. За трехмесячный отрезок в начале этого года в России было продано около 5 млн. смартфонов на сумму 44 млрд. рублей .
Таким образом, рынок продаж смартфонов вырос на 54% по сравнению с аналогичным отрезком 2013 года. Глядя на эти показатели, можно смело сказать, что наступила эра смартфонов.
Так что же хорошего и не очень приносят гаджеты в нашу жизнь?
Современный человек просто не представляет свою жизнь без мобильного телефона. По результатам многих социологических опросов люди, забывшие телефон дома на один день, будут некомфортно себя чувствовать. И дело даже не в необходимости совершать и принимать важные звонки. Человеку важно ощущать, что его гаджет находится рядом с ним. Часто, если у нас появляется свободная минутка, руки сами машинально тянутся к телефону. А это уже похоже на зависимость. Однако не стоит видеть в современных девайсах только минусы и не стоит забывать, что в таких устройствах есть масса полезных функций.
Доступный способ получения информации
Уже давно смартфоны являются не только средством связи, но и позволяют нам быстро и доступно получать необходимую информацию. Люди привыкли обращаться в интернет за различными советами, за ответами на интересующие вопросы. Со смартфоном это можно сделать в любое время в любом месте. Свежие новости, почта, социальные сети, погода и курсы валют – и еще много нужной и не очень информации можно получить, если вы являетесь обладателем «умного телефона». Если бы все люди использовали мобильные технологии «с умом», то наше поколение стало бы самым любознательным, начитанным и быстроразвивающимся.
Смартфоны созданы для того, чтобы облегчать нашу жизнь, экономить время, в любой момент обеспечивать доступ к практически любой необходимой информации. Однако, вместо того, чтобы получать полезную информацию, читать книги в сети, учить языки в интернете, люди, как зомбированные, тратят время в социальных сетях, читают однообразные цитаты, играют в онлайн-игры.
Удобные приложения
На базе современных смартфонов реализуется огромное количество дополнительных возможностей. Встроенный GPS-навигатор позволит вам ориентироваться в любой незнакомой местности. Различными картами на смартфонах с удовольствием пользуются как водители, так и пешеходы, чтобы не заблудиться в мегаполисе и не тратить время зря на поиски необходимой улицы, дома и т.д.
Также, многие смартфоны, благодаря встроенным функциям, могут заменить вам веб-камеру, радио, пульт от телевизора, сканер штрихкодов, электронный кошелек, будильник и многое другое. Конечно, пользователь гаджета может ни разу не воспользоваться предложенными функциями, но будет гордиться тем, что они есть.
Развлечения в кармане
Уже 10 лет назад в мобильные телефоны стали встраивать фото, видеокамеры и МР3-плееры. С каждым годом качество этих функций улучшалось. И сейчас, если у вас есть смартфон, вам не нужен ни фотоаппарат, ни плеер, ни даже телевизор.
Все удовольствия сосредоточены в одном устройстве. Можно смотреть фильмы, слушать аудиокниги или читать популярные сейчас электронные книги. Все это можно делать в любое свободное время: на работе — в обеденный перерыв, в транспорте — по дороге домой, да и в любой момент скуки или безделья, таким образом, сочетая приятное с полезным. Другой вопрос в том, что люди постепенно разучиваются читать. Не зря многие говорят о том, что телефоны стали умнее самих хозяев. И это не только похвала разработчикам, но и упрек пользователям, которые верно движутся к деградации .
Развитие бизнеса
Использование мобильного интернета и смартфонов позволяет многим компаниям быть более продуктивными, принимать быстрые решения и контролировать бизнес-процессы. Стремительными темпами развивается электронная коммерция. Крупные интернет магазины имеют свои сайты и приложения, которые информируют клиентов об акциях, скидках, поступающих новинках. Это облегчает фирмам процесс работы, а пользователям поиск необходимых товаров. Также смартфоны положительно влияют на производство: благодаря мобильным технологиям не только улучшается безопасность, но и происходит экономия средств и быстрое решение возникающих проблем.
И это безусловно хорошо, что компании используют гаджеты для развития и продвижения бизнеса. Ведь мобильные технологии призваны приносить пользу людям, а бизнес – это как раз та сфера, где использование смартфонов приносит реальную пользу и выгоду компаниям.
Настоящая зависимость?
Естественно, мы видим большое количество плюсов, которые облегчают нашу жизнь, помогают нам экономить и более рационально использовать свое время. Но не стоит забывать, что смартфон – это всего лишь устройство, и далеко не жизненнонеобходимое. Те же 10 лет назад мы прекрасно обходились без всего вышеперечисленного, а сейчас мы на один день не можем расстаться со своими гаджетами. Наверняка, у многих было такое, что мы неосознанно берем телефон, смотрим время, убираем в карман, а через мгновенье уже не помним, что мы видели на экране.
Или же когда руки машинально, по привычке заходят в приложения, которыми мы чаще всего пользуемся, но которые открывать в данный момент нет необходимости. Почему же так происходит?
Что это: привычка или зависимость?
Сейчас у всех на слуху понятие интернет зависимость, которое в большей степени относится к детям и подросткам. Но у взрослых формируется не меньшая зависимость от смартфонов и планшетов. Новости, почта, погода – это все, конечно, хорошо. Но надо быть честными сами с собой. Наиболее часто молодыми людьми смартфоны используются для выхода в социальные сети, где они проводят очень много времени, которое можно было бы потратить с большей пользой. Также производители совершенствуют операционные системы смартфонов, увеличивают оперативную память, чтобы их владельцы могли со спокойной душой закачивать новомодные игры, которые тоже несомненно затягивают и вызывают зависимость. Таким образом люди отдыхают со смартфонами в руках, читая новости в контакте, просматривая картинки и фотографии, и играя в Angrybirds. Однако такой отдых не только не приносит пользы человеку, но и негативно влияет на физическое состояние: ухудшается зрение, ограничивается двигательная активност. Также происходит пагубное воздействие на мозговую деятельность, грубо говоря, человек медленно, но верно тупеет.
А давайте вспомним, как выглядят люди в кафе или других местах с бесплатным Wi-fi. Они, зачастую, встречаясь в таком месте с компанией друзей, сидят, опустив глаза в телефоны. А ведь, казалось бы, эти люди пришли пообщаться. Увидев табличку Wi-fi, человек понимает, что грех не воспользоваться бесплатным интернетом, даже если в данный момент в этом нет никакой необходимости.
Таким образом, пользователи смартфонов становятся похожи на зомби, действия которых зачастую совершаются автоматически и неосознанно. А ведь разработчики мобильных устройств с каждым днем совершенствуют смартфоны, придумывают новые приложения и игры. В связи увеличением количества «умных телефонов», снижается их цена. То есть купить современный девайс может позволить себе практически любой человек. Это значит, что общество будет становится все более зависимым от мобильных устройств и в скором времени совсем не сможет представить себе жизнь без них.
Айфономания
Стив Джобс перед выпуском первой партии iphoneсказал: «Мы сделали кнопочки на экране такими хорошенькими, что вам захочется их лизнуть».
Безусловно, разработчики техники Apple, постарались на славу, ведь устройства этой фирмы считаются одними из самых надежных на планете. Во всем мире iphone – символ статуса человека. В России же – это символ пафоса. Выход пятого айфона стал грандиозным событием. Люди с вечера стояли в очередях (как во времена дефицита наши родители стояли за талонами на молоко), чтобы купить обновленный гаджет. В России же пятый айфон по сумасшедшей цене бросились покупать любители гламура, чтобы немедленно отметиться фотографией с новеньким «другом».
По сути –айфон – такой же смартфон, только от самого Стива Джобса. Такие фирмы-гиганты как Samsung, Sony, HTC, ничуть не уступают ему по качеству и функциям. Но пользователи айфонов утверждают, что у них дольше работает аккумулятор, их устройсвто поддерживает больше приложений и имеет более удобный интерфейс.
Но на самом деле, все дело в яблочке, которое красуется на задней панели их устройства. И конечно нужно не забыть показать всем, что ты являешься счастливым обладателем этого чудо-телефона – обязательно нужно сфотографироваться в зеркале с новомодной игрушкой.
И не в коем случае не забыть отправить это фото в инстаграм! Вообще меня пугают, расстраивают и разочаровывают одновременно многие пользователи этой социальной сети. Они выкладывают по 2000 фотографий. И эти люди не фотографы и не путешественники. Эти люди фотографируют свою еду, ноги, ногти, губы, кажется забывая о том, как выглядят по-настоящему красивые фотографии, которые остаются в памяти.
Пользователи айфонов сами признают, что они стали зависимы от своих гаджетов. По результатам социальных опросов почти половина признают, что потеря айфона станет для них трагедией. Люди утверждают, что забывая «умный телефон» дома, они страдают от абстинентного синдрома – ощущают раздражительность, тревогу, и даже панический страх. Пользователи кладут свой iphone рядом с собой во время сна, во время приема пищи, люди на улице сталкиваются с прохожими, так как слишком часто смотрят в экран.
Страшно то, что многие водители пользуются смартфонами во время движения, а это чревато авариями и человеческими жертвами. Однако все это пользователи делают неосознанно. Естественно, они не хотят причинить никому вред, но они не понимают, что пользуясь девайсами так часто, они причиняют вред прежде всего себе.
Чтобы чувствовать себя хорошо и спокойно, всем этим людям достаточно взять в руки iphone . Встречаются даже такие пользователи, которые дают своему гаджету имя. А это уже серьезный шаг то ли к одиночеству в обнимку с айфоном, то ли к шизофрении.
Недавно в сети встретила фразу: «Счастье – это когда у тебя есть человек, который интереснее айфона» . Вдумайтесь в эти слова. Становится страшно. Наступает время, когда машины заменяют людей. И дело не только в том, что этот гаджет настолько совершенен. Дело в самих людях, которые постепенно перестают развиваться. За нас все делает техника. Развитие технологий настолько облегчило жизнь людей, что очень многим становиться не только лень совершать физические действия, но и лень думать, размышлять, прилагать умственные усилия. Человек постепенно регрессирует.
Но если посмотреть на эту фразу еще раз, я понимаю, что это действительно счастье, встретить человека, который не держит свой гаджет в руках каждую минуту и смотрит не на дисплей телефона, а тебе в глаза. К сожалению, с развитием технологий, люди стали забывать, что такое настоящее, живое общение, ни по телефону, не по скайпу, не в социальных сетях…Используя технологии для дополнительных возможностей, мы рискуем потерять способность любить, стремиться к лучшему и поступать правильно.
Получается, что машины совершенствуются, а человечество деградирует. Возможно, последующие поколения станут свидетелями эры роботов. А будет ли место человеку, среди высокотехнологичных машин? Как сказал известный мыслитель 20 века Эрих Фромм: «Опасностью прошлого было, что люди станут рабами. Опасность будущего - что люди станут роботами». То что раньше было сюжетами фантастики, сейчас быстрыми темпами воплощается в реальность. Я думаю, многие из вас не удивятся, если через десять лет Apple выпустит не iphone 15, а человекоподобное существо, со знаменитой символикой на спине, которое уже по-настоящему и навсегда заменит людям людей…
P.S. Примечательно, что люди сами осознают проблему зависимости от мобильных устройств. Школьники одной из российских школ сняли социальную рекламу на тему: «Зависимость от гаджетов». Эти видеозаписи, подготовленные детьми, как нельзя лучше раскрывают существующую проблему.
Порой это происходит настолько быстро, что сложно бывает разобраться в тонкостях их различий, что особенно важно, если те или иные технические достижения нам приходится использовать на практике. Область мобильной связи – тому яркое подтверждение. , – эти названия постоянно мелькают перед глазами…Рисунок на тему «Технологии мобильной связи»
Давайте вместе разберёмся с современными технологиями мобильной связи, сосредоточившись на развитии наиболее распространённого в России и в мире стандарта GSM. Надо отметить, что популярностью пользуются и различные версии CDMA (к тому же, GSM-сети третьего поколения очень сильно сближаются с CDMA), но мы сосредоточимся именно на технологиях GSM-сетей.
Коллаж на тему «Технологии мобильной связи».
1G: NMT, AMPS
Стандарты первого поколения (их ещё называют 1G, то есть – 1 Generation) появились почти тридцать лет назад – это NMT-450 (Nordic Mobile Telephone) и AMPS (Advanced Mobile Phone Service). Эти стандарты были аналоговыми и предназначались исключительно для организации голосовой связи.
Первый NMT-телефон от Ericsson
GSM (Global Systems for Mobile Communication) – это стандарт второго поколения. В отличие от стандартов первого поколения GSM передаёт голос не в аналоговом, а в цифровом виде. Это открыло возможность использования его для передачи данных.
Первый GSM-телефон от Ericsson
В частности, GSM может предоставить скорость в 9600 Бит/с. Как оказалось позднее, передача данных с помощью мобильных телефонов весьма актуальна. К тому же, реализация этого процесса в стандарте GSM была далека от совершенства – например, тарификация осуществлялась исходя из времени соединения, а такое использование дорогих мобильных каналов связи нерационально. Это привело к разработке технологий, позволяющих повысить скорость передачи данных и усовершенствовать схемы тарификации.
2,5G: GPRS
Популярную сегодня технологию GPRS (General Packet Radio Service) относят ко второму с половиной (2,5G) поколению сотовой связи, имея в виду то, что GPRS находится как бы на полпути между 2G и 3G.
GPRS позволяет передавать данные на скорости до 171,2 Кбит/с. Реальная скорость обмена данными в GPRS-сетях находится на уровне 30-60 Кбит/с и очень сильно зависит от загрузки сети, так как голосовые данные в GPRS-сетях пользуются приоритетом перед GPRS-трафиком.
Современный аппарат с поддержкой GPRS
То есть, можно сказать, что GPRS-трафик передаётся до тех пор, пока сеть имеет свободные от разговоров абонентов ресурсы. Однако, при этом становится возможной тарификация не за время соединения, а за трафик, то есть если вы скачиваете, например, игру для сотового размером 200 Кб – то вы заплатите за неё одну и ту же сумму независимо от того, скачивалась ли она несколько минут или полчаса.
2,75G: EDGE
Ещё одна технология, которая является очередным шагом от 2G к 3G, называется EDGE (Enhanced Data for Global Evolution). EDGE может существовать в нескольких видах, в частности, нас интересует та его разновидность, которая выступает как расширение стандарта GPRS – то есть EDGE в таком варианте будет называться EGPRS (Enchanged GPRS).
Теоретически EGPRS способен обеспечить пропускную способность более 380 Кбит/с. Поддержка EGPRS не требует серьёзной модификации оборудования оператора, однако, позволяет значительно увеличить скорость передачи данных.
Дальнейшее развитие EDGE заключается в улучшении обработки данных с различными требованиями к качеству передачи данных (QoS – Quality of Service). Поддержка различных уровней QoS позволит максимально приблизить новые реализации EDGE к сетям третьего поколения, в частности, к стандарту UMTS.
Главное требование к сетям третьего поколения, выдвинутое Международным Телекоммуникационным Союзом (ITU), звучит просто: они должны обеспечивать видеосвязь с минимальным разрешением 320х240 (то есть QVGA). Для этого сеть должна поддерживать пропускную способность не менее чем в 384 Кбит/с. Поддержка видеосвязи требует, чтобы сеть предоставила абоненту гарантированное качество сервиса – то есть, начиная сеанс видеосвязи, абонент должен быть уверен, что связь будет надёжной, что ему не придётся слушать обрывки фраз своего собеседника и смотреть на дёргающееся изображение.
UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) – это стандарт сотовой связи третьего поколения, который основан на усовершенствованной GSM-сети с применением радиоинтерфейса . WCDMA позволяет передавать данные со скоростью до 2 Мбит/с на небольших расстояниях и обеспечивает до 384 Мбит/с (что соответствует минимальным требованиям к 3G-сетям) на большой удалённости от базовой станции, в том числе – если абонент находится в движении.
Современный UMTS-телефон
Что интересно, развитие сетей третьего поколения в настоящее время идёт достаточно медленно. Дело, видимо, в том, что модификация GSM-сетей для поддержки GPRS и EDGE не требует огромных капиталовложений (но приближает скорости передачи данных к 3G), а так же в том, что наиболее ожидаемая услуга сетей третьего поколения – видеосвязь – оказалась не слишком востребована потребителями. Конечно, 3G-сети развиваются, но 2,5G-сети пока обгоняют их. Сети третьего поколения внедряются и в России –об этом чуть позже, а пока рассмотрим дальнейшее развитие мобильной связи.
HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) – этот стандарт является надстройкой над UMTS-сетями. Теоретически HSDPA способен обеспечить пропускную способность в 14,4 Мбит/с. Пока на практике достигнута скорость в 3,6 Мбит/с, что, учитывая сегодняшние реалии, не так уж и мало. Эту технологию называют переходной между сетями третьего поколения и сетями четвёртого, называя третьим с половиной (3,5G) поколением мобильной связи.
Современный HSDPA-телефон
Достоинство HSDPA заключаются в том, что она способна обеспечить высокую скорость связи даже на максимально возможном удалении от базовой станции. Минус технологии – в том, что высокая скорость доступна лишь для приёма данных, а отправка информации с устройства, поддерживающего HSDPA, осуществляется на скорости, не превышающей 384 Кбит/с. Устранить проблемы HSDPA призвана технология HSUPA – очередной шаг от 3G к 4G.
Сети четвёртого поколения, по стандартам ITU, должны поддерживать скорость передачи данных как минимум в 100 Мбит/с. Причём это – для мобильных устройств. Стационарные 4G-устройства должны общаться с внешним миром на скорости в 1 Гбит/с. Это очень много, но разработчики стандартов исходят из того, что в будущем резко возрастёт объём информации, циркулирующей по мобильным сетям.
В частности, один из стандартов, который поддерживает начальные требования к 4G-сетям (до него будут модернизированы UMTS-системы), называется HSOPA (High Speed OFDM Packet Access). Для HSOPA будет использован полностью новый радиоинтерфейс, несовместимый с WCDMA. Стандарт будет поддерживать 100 Мбит/с для загрузки информации (downlink) и 50 Мбит/с для выгрузки (uplink). Пробные испытания HSOPA планируются на 2007 год.
Сети четвёртого поколения – это дело будущего. Сейчас предлагаю посмотреть на сегодняшний день технологий мобильной связи в России.
Мобильные технологии в России
Сегодня в России развёрнуты преимущественно сети 2,5G – то есть GPRS-сети. GPRS – это реальная альтернатива другим видам доступа в Интернет. Например, если вы пользуетесь обычным модемным доступом с платой за время соединения и при этом хотите без особых затрат быть всегда OnLine (например, в или другой системе обмена сообщениями) – GPRS поможет вам в этом. А если вам нужен Интернет, что называется, всегда и везде – без GPRS так же не обойтись.
В настоящее время можно наблюдать внедрение EDGE – эта технология имеет все шансы стать такой же распространённой популярной, как и GPRS.
23 октября 2006 года на заседании Государственной комиссии по радиочастотам было принято решение о выделении диапазонов частот для создания на территории РФ сетей стандарта UMTS. В итоге нам с вами остаётся лишь ожидать, когда операторы мобильной связи предложат нам новые услуги для 3G-сетей, а продавцы мобильников выложат на прилавки 3G-телефоны.
Передача информации по радио имеет очень давнюю историю - начало было положено еще в XIX в. Особенно интенсивно эта технология развивается последние 30 лет. В статье рассматривается поэтапное развитие сетей сотовой связи.
1G
Системы первого поколения (1G, 1981 г.) были аналоговыми, реализованными на достаточно надёжных сетях, но с ограниченной возможностью предложения услуг абонентам. Кроме того, они не позволяли осуществлять роуминг между сетями, т. е. абоненты с одной SIM-картой не могли получать услуги в сетях разных операторов. К системам первого поколения относятся: AMPS и NMT, которые были позднее практически полностью вытеснены стандартом GSM. Минусы - отсутствие безопасности (канал легко прослушивался), трудности с роумингом, малая емкость, большая дальность действия (около 30 км), что в условиях мегаполиса является недостатком, затрудняющим переиспользование частот.
2G
Системы мобильной связи второго поколения (2G, 1991 г.) являются цифровыми. Они привнесли существенные преимущества с точки зрения предложения абонентам усовершенствованных услуг, повышения емкости и качества. Наиболее распространенным стандартом этого поколения является GSM (изначально Groupe Special Mobile, позже переименована в Global System for Mobile Communications - «глобальная система мобильной связи»). Возросшая потребность в беспроводном доступе в Интернет привела к дальнейшему развитию системы 2G. Так появилась система, называемая 2.5G (2000 г.). Примером технологии 2.5G является GPRS (General Packet Radio Services - «пакетная радиосвязь общего пользования») - стандартизованная технология пакетной передачи данных, позволяющая использовать оконечное устройство мобильной связи для доступа в Интернет. Позже была внедрена технология EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), что позволило повысить скорость передачи данных до сотен килобит в секунду. Другим появившимся в данном стандарте сервисом является SMS (услуги службы коротких сообщений).
Стандарты 2G на протяжении многих лет были основными при построении систем мобильной связи. Именно GSM дала большой толчок к появлению сетей сотовой связи по всему миру. Однако со временем набор услуг, которые могли предложить стандарты 2G, оказался недостаточным. Кроме того, применяющиеся в данном стандарте технологии передачи данных перестали удовлетворять пользователей сети по скорости.
3G
Перечисленные выше факторы привели к появлению систем третьего поколения (3G, 1999 г.), которые позволяют осуществлять связь, обмен информацией и предоставлять различные развлекательные услуги, ориентированные на беспроводное оконечное устройство (терминал). Развитие подобных услуг началось уже для систем 2G, но для поддержки этих услуг система должна располагать высокой емкостью и пропускной способностью радиоканалов, а также совместимостью между системами, чтобы предоставлять прозрачный доступ по всему миру. Примером системы 3G является UMTS (Universal Mobile Telecommunications System - «универсальная система мобильной связи»). Данный стандарт позволяет предоставить абонентам скорости передачи данных до 2 Мбит/с. Технология HSDPA (3.5G) дает скорость уже до 14 Мбит/с. Таким образом, пользователи сети могут получать широкий перечень мультимедийных услуг (высококачественное видео, игры, загрузка файлов больших объемов). Однако даже такая скорость передачи данных будет удовлетворять потребности пользователя сети лишь до определенных пределов. В связи с этим началась разработка стандарта четвертого поколения, который позволит снять верхний предел на долгое время. На рисунке 1 показаны максимальные скорости для разных технологий сотовой связи GSM.
Таким образом, менее чем за 30 лет технологии сотовой связи прошли огромный путь. Теперь абонент уже не ощущает географической привязанности и может пользоваться высококачественными телекоммуникационными услугами, где бы он ни находился. Произошло изменение основной идеи, состоялся поворот от сетей для передачи голоса к сетям для передачи данных, а передача голоса стала всего лишь одним из сервисов сети передачи данных.
Уже в ближайшие пять лет реализация концепции «Интернета сервисов» может превратить рынок сервисов M2M (Machine-to-Machine, межмашинное взаимодействие) из второстепенного для операторов связи в ключевой, каким для них сейчас является рынок голосовых услуг.
Рынок M2M сегодня
Под рынком M2M в настоящее время понимается преимущественно рынок беспроводных мобильных устройств, оснащённых SIM-картами и предназначенных для передачи телеметрической информации без участия человека.
Согласно оценкам компании Berg Insight, в 2014 г. число беспроводных M2M-подключений в мире превысило 200 млн. Цифра весьма скромная по сравнению с общим количеством подключенных абонентских устройств. Российский рынок беспроводных M2M-подключений насчитывает, по данным МТС, около 6 млн SIM-карт, из которых более 60% установлено на транспортных средствах для контроля их местоположения, учета расхода топлива, реализации услуг «умного страхования» и т. п.
Ключевыми проблемами, сдерживающими продвижение услуг М2М на рынке России, бизнес-потребители считают их высокую стоимость, низкую скорость соединения и нестабильность соединения. Эти факторы в качестве определяющих при принятии решения о подключении к услуге называют соответственно 59, 45 и 20% пользователей услуг М2М (данные J’son & Partners Consulting).
M2M и IoT - в чем разница?
Все прогнозы о «взрывном» росте количества M2M-подключений основываются на новой концепции M2M - «Интернете вещей» (Internet of Things, IoT), являющейся частью более общей концепции «Интернета сервисов» (Internet of Services, IoS). Понятие «M2M-устройство» охватывает как традиционные проприетарные средства телеметрии и телеуправления (к которым можно отнести подавляющее большинство используемых сейчас устройств M2M, включая сетезависимые беспроводные), так и независимые от сетей и приложений устройства IoT. А устройства «Интернета вещей» - это только устройства, имеющие возможность через свободное IP-подключение (на физическом уровне, как правило, Wi-Fi) взаимодействовать с различными системами телеметрии и телеуправления, реализованными как облачные и/или онлайн-сервисы. То есть «Интернет вещей» - это облачные телеметрия и телеуправление.
Облачные системы способны обеспечить сколь угодно детализированное оптимизационное управление сколь угодно широкой номенклатурой объектов управления, причем не только объектами в целом («умный дом», «умный автомобиль» и т. п.) и их системами (энергоснабжения, освещения, кондиционирования и т. д.), но и отдельными элементами этих систем, вплоть до отдельной лампочки в системе освещения. Эта особенность является причиной большого разброса в прогнозных оценках количества таких устройств: количество «умных лампочек» и других компонентов управляемых объектов действительно может достигать десятков и сотен миллиардов (в некоторых прогнозах - триллионов).
Требования IoT-устройств к сетям связи
Для реализации концепции «Интернета сервисов» необходима унификация всего разнообразия сетей доступа и домашних/локальных сетей на базе стека протоколов IP и переход абонентов от использования проприетарных абонентских устройств, сенсоров и контроллеров к выполненным в идеологии «Интернета вещей» сенсорам и исполнительным устройствам со свободным сетевым доступом к ним. Для оператора связи основные отличия устройств IoT от умных абонентских устройств состоят в потенциально существенно большем количестве первых, на порядки меньшем объеме трафика в расчете на одно устройство, но при этом в более высоких требованиях к качественным характеристикам. В число таких характеристик входят: доступность канала, задержка сигнала в канале, уровень информационной безопасности, необходимая мощность излучения (соответственно, длительность автономной работы устройств). Для телеметрических IoT-устройств больший вес имеют качественные (доступность, безопасность), а не количественные (емкость) характеристики канала. На рисунке 2 показаны области требований различных сервисов к сетям передачи данных. Так, для критичных сервисов телеметрии и телеуправления доступность канала связи с сенсорами и исполнительными устройствами должна достигать 99,999%.
Краткое описание различных технологий передачи данных в сотовой связи GSM, применяемых в М2М в настоящее время
CSD и HSCSD
Изначально сети стандарта GSM предусматривали пакетную передачу данных по коммутируемым соединениям. Этот сервис назывался CSD (Circuit Switched Data). Максимально возможная скорость передачи данных для CSD составляла не более 9,6 кбит/с. Такой скорости было достаточно для реализации услуги передачи факсов (низкого разрешения) и небольших объемов данных.
С ростом интереса к услуге передачи данных через сотовые системы связи технология CSD была усовершенствована, и в сетях сотовой связи началось применение технологии HSCSD (High Speed Circuit Switch Data - «высокоскоростная передача данных по коммутируемым соединениям»). Максимальная скорость передачи данных была увеличена до 57,6 кбит/с. Это позволяло передавать файлы больших размеров (сотни килобайт) и факсы высокого разрешения.
В сервисах СSD и HSCSD тарификация осуществлялась по времени, затраченному на передачу данных. Стоимость трафика была велика и равнялась стоимости голосового трафика. Таким образом, эта технология практического интереса не представляла.
Технология передачи данных по коммутируемым соединениям имеет существенный недостаток: необходимость устанавливать соединение на все время сессии абонента, при этом использование канала составляет менее 50%. Таким образом, сервисы СSD и HSCSD не позволяют эффективно использовать ценные радиоресурсы.
Решением этой проблемы стал пакетный способ передачи данных. При этом для всех абонентов, которым необходима услуга передачи данных, предоставляется общий ресурс в соте, который используется ими по необходимости и именно тогда, когда они передают данные, а в моменты простоя этот ресурс используется другими абонентами. Этот способ распределения ресурсов гораздо экономнее, но возможны коллизии, когда все ресурсы канала заняты и для получения услуги надо подождать. Для подавляющего большинства М2М/IoT-устройств задержка не является критичной.
GPRS
Первой технологией передачи данных в системах сотовой связи с пакетной коммутацией стала GPRS. Эта технология позволяет достигать скорости передачи данных до 171 кбит/с, чего уже достаточно для просмотра средних интернет-страниц и обмена небольшими файлами (сотни килобайт–мегабайт) в сети. Технология GPRS создала мощную основу и дала большой толчок для развития технологий передачи данных в сетях сотовой связи. Элементы, появившиеся для GPRS, продолжают использоваться и для технологии EDGE, и для сетей 3G, а общие принципы перенесены даже на сети четвертого поколения. Таким образом, технология GPRS стоит в самом начале длинной цепочки технологий пакетной передачи данных. Характерной особенностью является задержка в единицы секунд между посылкой запроса на сайт и получением ответа.
EDGE
EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution - «технология передачи данных сетей стандарта GSM») стала развитием GPRS. GPRS поддерживает максимальные скорости передачи данных до 171 Кбит/с. В действительности GPRS предоставляет скорости передачи данных около 50–60 Кбит/с и задержкой около 150 мс. EDGE поддерживает скорость передачи данных до 384 Кбит/с. Дабы подчеркнуть то, что различия между системами EDGE и GPRS незначительны, эту технологию еще называют EGPRS (Enhanced GPRS - улучшенный, расширенный GPRS). Улучшения достигнуты благодаря использованию нового способа (8-PSK) модуляции сигнала на радиоинтерфейсе между мобильной (МС) и базовой (БС) станциями. При такой модуляции с помощью одного элемента сигнала в радиоэфире передается не один, как это было в GPRS, а сразу три информационных бита. Благодаря этому более эффективно используются имеющиеся радиоресурсы - наиболее ценные из всех ресурсов в системе сотовой связи. Таким образом, технология EDGE позволяет без особых временных и финансовых затрат значительно улучшить качество предоставляемых услуг, что делает эту технологию особо привлекательной. Это подтверждает тот факт, что более 90% всех операторов, которые эксплуатируют сети стандарта GSM, предоставляют услугу доступа в Интернет по технологии EDGE.
3G
Технология UMTS была разработана для модернизации сетей GSM (европейского стандарта сотовой связи второго поколения) и получила широкое распространение не только в Европе, но и во многих других регионах мира. Переход к 3G - это расширение полосы сигнала и усложнение модуляции, применение многофазного и многоуровневого способа кодирования, что позволило значительно увеличить скорости передачи данных. На рисунке 3 показан внешний вид типичного сигнала с многоуровневой и многофазной модуляцией. Такой вид кодирования позволяет за один такт передавать до 64 бит информации.
Расширение полосы позволяет увеличить количество передаваемой информации в соответствии с теоремой Шеннона - Хартли (рисунок 4).
В Таблице 1 показаны сравнительные характеристики скорости передачи данных для различных технологий сотовой связи.
Стандарт сети | Технология | Модуляция | Скорость передачи данных (макс.) к абоненту/от абонента | Полоса сигнала, МГц |
20/20 кбит/с | ||||
59,2/59,2 кбит/с | ||||
384/384 кбит/с | ||||
14,4/5,76 Мбит/с | ||||
21/11,5 Мбит/с | ||||
42/23 Мбит/с | ||||
150/75 Мбит/с |
Так, при переходе от 2G к 3G полоса сигнала увеличилась от 200 кГц до 10 МГц, т. е. в 50 раз, что позволило увеличить пропускную способность канала в те же 50 раз. С учетом применения более эффективного кодирования (64/8 = 8 раз) прирост скорости составляет 508 = 400 раз, т. е. 60 кбит/с превращаются в примерно 21 Мбит/с.
Основные тенденции 3G-сетей: преобладание трафика data-cards (USB-модемы, ExpressCard/PCMCIA-карты для ноутбуков) над трафиком телефонов и смартфонов 3G;
постоянное снижение цены 1 Мбайт трафика, обусловленное переходом операторов к более совершенным и эффективным технологиям.
LTE
Система LTE (Long Term Evolution, «долговременная эволюция») была разработана для того, чтобы предоставить пользователям доступ к всевозможным сервисам, а также к Интернету посредством протокола IP. Сеть LTE состоит из множества узлов. Все узлы сети принято делить на две категории: узлы, относящиеся к сети радиодоступа (Radio Access), и узлы опорной сети (Core Network). Ключевым элементом, определяющим эффективность любой радиосети, являются алгоритмы и механизмы, используемые для передачи данных между БС и МС. Далее рассматриваются основные характеристики сети LTE, относящиеся к сети радиодоступа.
Согласно требованиям к системе LTE, при радиусе соты до 5 км должны поддерживаться все параметры спектральной эффективности, пропускной способности и работы с мобильными абонентами. При радиусе соты от 5 до 30 км допускается ухудшение в показателях производительности.
Для обеспечения двунаправленной передачи данных между БС и МС технологией LTE поддерживается как частотный (FDD), так и временной дуплекс (TDD). Для частотного дуплекса определено 15 парных частотных диапазонов (частоты от 800 МГц до 3,5 ГГц), а для временного - восемь. При этом ширина радиоканала может быть различной. Допустимы следующие значения: 1,4/3/5/10/15/20 МГц.
В качестве систем множественного доступа в LTE используются OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) в нисходящем канале и SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) в восходящем. При использовании технологии OFDMA весь имеющийся спектр разбивается на поднесущие, ортогональные друг другу. В зависимости от используемой ширины канала общее количество поднесущих может быть 72, 180, 300, 600, 900 или 1200. Каждая из поднесущих может иметь свой вид модуляции. Могут использоваться следующие модуляции: QPSK, 16QAM, 64QAM.
Множественный доступ организуется за счет того, что одна часть поднесущих выделяется одному пользователю в кадре, другая часть - второму и т. д. Стандартом LTE (а именно, 3GPP TS 36.306) всего определяется 15 (версия документа от 27.03.2015) категорий мобильных устройств. Категория мобильного устройства задает максимальные скорости передачи в DL и UL. В таблице 2 приводятся значения скоростей передачи, поддерживаемые конфигурации MIMO (Multiple Input Multiple Output) и типы модуляций для каждой категории.
Downlink | Uplink |
||||
Максимальное количество бит в TTI | Максимальное количество бит в транспортном блоке | MIMO | Поддержка 64QAM | Максимальное количество бит в транспортном блоке |
|
149776 (4×4) | |||||
149776 (4×4) | |||||
149776 (4×4) | |||||
149776 (4×4) | |||||
149776 (4×4,64QAM)195816 (4×4, 256QAM) | |||||
195816 (4×4) | |||||
149776 (4×4,64QAM)195816 (4×4, 256QAM) | |||||
978960–1051360 | 149776 (4×4,64QAM)195816 (4×4, 256QAM) | ||||
По приведенным выше значениям можно примерно рассчитать максимальную скорость передачи. В нисходящем канале значения максимальной скорости передачи в зависимости от категории мобильной станции будут следующие: 10, 50, 100, 150, 300, 300, 300 Мбит/с и 3 Гбит/с. Для восходящего канала получаются следующие значения: 5, 25, 50, 50, 75, 50, 100 Мбит/с и 1,5 Гбит/с. На рис. 5 приведено распределение скоростей «вниз» и «вверх» по категориям LTE.
Мобильные устройства всех категорий поддерживают работу с каналом шириной до 20 МГц (кроме категории 0) и модуляцию 64QAM (кроме категории 0) в нисходящем канале. Категория 0 вводится специально для MTC (Machine Type Communications). Одно из основных требований в рамках MTC - очень низкое энергопотребление. Отсюда и жесткие ограничения на поддерживаемый набор функций на физическом уровне и размер буфера.
Основной плюс технологии OFDMA заключается в том, что она позволяет бороться при приеме сигнала с негативными эффектами, вызванными многолучевым распространением. Однако этой технологии также присущи и некоторые недостатки. Основные из них состоят в том, что данная технология очень чувствительна к синхронизации по частоте. Сгенерированный OFDMA-сигнал обладает высоким PAPR (Peak to Average Ratio). Это, в свою очередь, сказывается на том, что используемый усилитель сигнала будет работать в нелинейных участках своей характеристики. Поэтому его эффективность будет низкой, что достаточно критично для устройств с ограниченным запасом энергии (мобильных терминалов). Из-за этого в восходящем канале LTE используется другая технология множественного доступа, а именно SC-FDMA. Отличие SC-FDMA от OFDMA заключается в том, что в SC-FDMA используется дополнительная обработка сигнала для снижения PAPR. В SC-FDMA в качестве такой дополнительной обработки сигнала используется преобразование Фурье. В восходящем канале могут использоваться различные виды модуляции: QPSK, 16QAM, 64QAM.
Стандарт LTE также поддерживает технологию передачи MIMO, которая позволяет существенно увеличить пиковую скорость передачи данных и значение спектральной эффективности. Суть технологии MIMO заключается в том, что при передаче и приеме данных используется несколько антенн с каждой стороны. Разные антенны могут передавать одни и те же данные, в этом случае повышается надежность передачи данных, но не скорость передачи. Также разные антенны могут передавать различные потоки данных, при этом увеличивается скорость передачи данных. Максимально в нисходящем канале технологией LTE поддерживается схема 44. Это означает, что на передающей и приемной стороне используется по четыре антенны. В этом случае скорость передачи данных может быть увеличена до четырех раз (в действительности чуть меньше из-за увеличения количества пилотных сигналов).
При использовании технологии MIMO и ширине канала 20 МГц максимальная скорость передачи данных может достигать 300 Мбит/с в нисходящем канале и 170 Мбит/с в восходящем.
На рисунке 5 показано распределение скоростей «вниз» и «вверх» по категориям LTE.
В требованиях к LTE значения спектральной эффективности указаны как 5 бит/с/Гц для нисходящего канала и 2,5 бит/с/Гц для восходящего канала (что соответствует скоростям передачи данных в 100 Мбит/с и 50 Мбит/с). При этом высокие показатели производительности должны поддерживаться для мобильных пользователей, перемещающихся со скоростью до 120 км/ч.
LTE Cat.0, LTE Cat.1
Одно из основных требований к устройству М2М/IoT - низкое энергопотребление. Для реализации этого требования в стандарт LTE были включены требования к абонентским устройствам Cat.0, Cat.1 и LTE NB (Narrow Band).
Теоретически устройства IoT смогут работать в сетях LTE с поддержкой Cat.1 не менее 10 лет от одной батареи. Многие IoT-устройства будут работать без внешней подачи энергии, то есть продолжительность их функционирования станет определяться именно показателями энергопотребления, массовая замена батареек не предусматривается. Экономию энергии обеспечивает поддержка функционала Power Saving Mode. Устройство с таким функционалом находится, в основном, в спящем режиме и включается только тогда, когда это необходимо. Как ожидается, поддержка Power Saving Mode на стороне сетевого оборудования LTE будет стандартизована в 2016 г. В ноябре 2015 г. фирма Ericsson показала работу устройства Cat.1 на базе чипсета Altair FourGee-1160 на сети AT&T с использованием релиза 16A. Это очень перспективное направление, особенно учитывая то, что сети LTE возьмут на себя функции работы с многочисленными устройствами M2M, которые сейчас в большинстве своем работают через сети GSM.
NB-LTE
NB-LTE - узкополосный (Narrow Band) LTE для IoT-приложений - еще одно подмножество стандарта LTE, которое планируется закрепить в 3GPP LTE Rel.13 в начале 2016 г. NB-LTE предназначен для разнообразных IoT-применений, которые отличает низкое потребление трафика. NB-LTE, как ожидается, будут отличать еще более скромные потребности по части ресурсов, нежели LTE Cat.1, Cat.0 и LTE MTC. Ожидаемая спецификация: 180 кГц - полоса частот для UL и DL (для LTE MTC - 1 МГц), в DL используется 15 кГц частот и модуляция OFDMA, 3,75 кГц - защитный интервал, в UL задействован FDMA или GMSK, как опция может быть SC-FDMA. Ожидается улучшенное покрытие в помещениях, возможность обслужить множество устройств с низким потреблением трафика, особенно таких, которые не слишком чувствительны к задержкам. Узкополосность позволяет изготавливать недорогие чипсеты и устройства с очень низким энергопотреблением, что должно обеспечить длительную работу устройств от батарей питания (типа большого серебряно-цинкового элемента или щелочного элемента AAA), вплоть до года или более. Стандарт можно будет внедрить на обычных сетях LTE за счет выделения нескольких ресурсных блоков или за счет использования блоков в защитном диапазоне LTE. В принципе возможно и изолированное развертывание сети NB-LTE в выделенном для этого участке спектра. Стандарту прочат широкое использование, так как, в отличие от различных аналогов, он поддерживается 3GPP. Есть, правда, опасение, что к моменту выхода конечной версии Rel.13 с NB-LTE не успеют, тогда он будет стандартизован в Rel.14. А вот LTE MTC войдет в Rel.13 почти со 100%-й вероятностью. Этот стандарт обеспечивает энергопотребление меньше, нежели Cat.0, а покрытие лучше, чем у Cat.0. Он проигрывает NB-LTE, но зато практически готов к включению в стандарт.
LTE-A (LTE Advanced)
Под LTE Advanced (LTE-A) на сегодня принято понимать набор технологий, стандартизованных в документе 3GPP Rel.10 и последующих релизах. Ключевые функции - агрегация частот (CA), усовершенствованные техники работы с антеннами, доработанные MIMO для увеличения емкости и релейной передачи. Улучшения также включают оптимизацию работы гетерогенных сетей (на предмет наращивания емкости и улучшения управления интерференцией), SRVCC, eMBMS. В Rel.11 появилась также поддержка CoMP, eICIC. LTE-A на сегодня - основной тренд отрасли, практически каждый третий оператор сети LTE в мире инвестирует в испытания или занимается развертыванием поддержки данной технологии.
LTE-A, как ожидается, поможет справиться с активным ростом трафика беспроводных данных, а также будет способствовать повышению средних скоростей в беспроводных сотовых сетях. Это означает также лучшее покрытие, бОльшую стабильность и быстроту сетей. Это означает комплексное улучшение параметров сети передачи данных, а не только увеличение скорости скачивания данных. LTE-A обеспечит для операторов возможность нарастить емкость их сетей, улучшить качество пользовательского опыта, улучшить возможности распределения сетевых ресурсов. Для этого используется целый набор различных технологий, некоторые из которых не являются новыми, но ранее не использовались в единой системе связи.
Ожидается, что LTE-A позволит передавать данные с пиковыми скоростями до 1 Гбит/с по сравнению с 300 Мбит/с для LTE. Агрегация частот обеспечивает возможность предоставлять абонентам более высокие скорости, позволяя загружать данные с использованием одновременно нескольких полос частот. Абонентское устройство в режиме CA принимает и комбинирует одновременно несколько сигналов, например из двух несущих частот или даже из разных диапазонов частот. Комбинировать можно до пяти несущих шириной по 20 МГц каждая, собирая широкий канал для перекачки данных с полосой до 100 МГц. MIMO, как технология множественного ввода/вывода, может увеличивать суммарную скорость передачи данных за счет одновременной передачи сигнала с разделением потока данных между двумя или большим числом антенн. Это позволяет повысить спектральную эффективность передачи информации. Более того, возможно динамическое создание ориентированной на конкретное абонентское устройство синтезированной направленной антенны.
Relay Nodes - способ быстро нарастить покрытие сети в местности, где нет мощных каналов передачи цифровых данных. В этом случае радиоподсистема LTE-A сама выполняет функцию беспроводной опорной сети. Это также возможность размещать маломощные БС на краях соты, чтобы улучшить там покрытие и емкость.
Возможность применения различных технологий передачи данных в сотовой системе связи типа GSM применительно к М2М
Для М2М/IoT, как уже упоминалось ранее (рисунок 2), характерны небольшие объёмы данных, отсутствие требований к высокой скорости передачи, требование низкой латентности канала, высокой энергоэффективности (наличие режима «сна»). Из нетехнических требований желательны минимальная стоимость трафика, высокая доступность сети связи. В таблице 3 приведено сравнение типов связи по нескольким параметрам применительно к потребностям М2М.
Тип связи | Доступность | Стоимость трафика | Энергоэффективность (допустим режим «сон») | Скорость, латентность | |
2 (везде, где есть сотовая связь) | |||||
1 (Не везде, даже в Москве и области) | |||||
LTE (LTE cat0, cat1, NB) | 0 (Есть в некоторых местах страны) |
В последней колонке таблицы приведен суммарный рейтинг по каждому типу связи. Как можно видеть, наилучшим типом связи для систем М2М является LTE с его подмножествами Cat.0, Cat.1 и NB, специально предназначенными для дешевой энергоэффективной передачи небольших объёмов данных. По данным операторов, на 2 марта 2016 г. сетями LTE (4G) охвачено более 50% населения в 83 регионах России. В среднем, в каждом регионе действует от двух до трёх операторов LTE - то есть конкуренция существует, что позволяет надеяться на дальнейший рост качества услуги (охват, тарифы, опции).
©Компания «ЕвроМобайл», журнал «Беспроводные технологии», №2, 2016.
Денис Можайков
Сергей Дронский
Согласно последним исследованиям, мобильность плотно вошла в нашу обыденную жизнь, а также многими компаниями рассматривается в качестве эффективного бизнес-инструмента. Насколько это может быть оправданно и какие недостатки могут быть у данного решения?
Среди драйверов роста интереса к мобильным технологиям со стороны бизнеса можно выделить несколько основных мотивов: прежде всего это стремление сократить издержки, сделать бизнес-процессы более эффективными, а значит, в конечном итоге повысить конкурентоспособность своих услуг и продуктов.
Безусловно, подогревает интерес к мобильности тот мощный импульс, который испытывает сфера мобильных b2c-услуг и продуктов в последние десять лет. Инфраструктура мобильной связи развивается высокими темпами, доступный мобильный интернет расширяет не только ареал своего присутствия, но и кардинальным образом повышается скорость его работы. Сопутствует этому и ускоряющееся развитие рынка мобильных устройств. Решения становятся все более кроссплатформенными и обзаводятся тем функционалом, который еще недавно был присущ только офисным версиям и аналогам.
В чем же конкретные преимущества мобильных технологий в бизнесе? Практически в любой сфере деятельности сегодня особую важность приобретает скорость принятия решений на основе тех или иных данных. Мобильные устройства позволяют быть на связи всегда и везде и принимать решение так быстро, насколько это возможно. Также мобильные технологии помогают компаниям наладить эффективную работу внештатных сотрудников или сотрудников в различных регионах. Это особенно актуально для тех областей бизнеса, которые используют несколько географических регионов. Мобильные гаджеты могут практически полностью заменить рабочее место, в результате компания сэкономит на аренде офисных площадей и организации классических рабочих мест. По оценкам Gartner, около 90% компаний готовы поддерживать бизнес-приложения на устройствах, принадлежащих конечным пользователям, поскольку это позволит сократить расходы на оборудование на 40%.
Кроме этого мобильные устройства делают возможными полноценные унифицированные коммуникации: общение и взаимодействие между сотрудниками по всему миру вне зависимости от места нахождения, включая моментальные сообщения и видео. Не стоит сбрасывать со счетов интегрированное социальное пространство, а также возможность доступа ко всей необходимой для работы информации с мобильного устройства работника.
Все большую популярность приобретает движение, известное сегодня как BYOD (Bring Your Own Device), предполагающее использование личных устройств в рабочих целях. По результатам исследования Mail.ru Group, около 60% офисных работников пользуются мобильными устройствами не только для личных целей, но и для выполнения тех или иных рабочих задач.
Как это произошло? Узнав о своем грядущем увольнении, Митчелл отключил охлаждение систем корпорации и репликацию данных, а также сбросил настройки серверов. Работа компании была парализована на 30 дней. Единственный ли это инцидент? Отнюдь, все больше компаний убеждается, что построение облачной инфраструктуры, использование облачной платформы и других сервисов значительно надежнее и экономичнее.
Разумеется, возникает вопрос о том, насколько хорошо будут защищены ваши данные на стороне провайдера. Будем реалистами: абсолютной гарантии защиты не даст ни одно решение, поэтому будем оперировать вероятностью.
Шанс того, что специализированная компания-провайдер, работающая более 10 лет на рынке, допустит ряд ошибок, которые приведут к инциденту, сходному с тем, что произошел в EnerVest, значительно ниже, чем шанс такого же происшествия на стороне клиента. Действительно, в связи с этим возникает необходимость тщательного подбора провайдера, однако сегодня в России эта проблема вполне решаема.
Однако, с другой стороны, присутствуют и сдерживающие факторы.
Прежде всего, это все те потенциальные неудобства и риски, которые несет движение BYOD для ИТ-периметра компании. До сих пор не решены до конца проблемы с качеством и доступностью услуг мобильных операторов. Наконец, не будем забывать об одной из главных угроз ИТ-безопасности - человеческом факторе.
С ростом интереса к мобильным технологиям перед ИТ-службами встает задача обеспечить безопасную удаленную работу всех сотрудников в соответствии с нормативными требованиями и в удобной среде. Этого можно достичь за счет виртуализации настольных терминалов и приложений: десктопы преобразуются в виртуальные машины и централизованно размещаются в центре обработки данных. Расходы на управление каждым настольным компьютером в таком случае существенно снижаются, а условия работы пользователей становятся лучше: они получают доступ к своим рабочим столам с теми же личными параметрами и данными с любого устройства из любой точки мира.
Активно развиваются системы информационной безопасности и управления мобильными средствами связи, мобильные операторы формируют комплексные пакеты услуг по принципу «все включено», формируются все более функциональные корпоративные ЦОДы.
Надо признать, что мобильные технологии вошли в нашу жизнь и их интеграция во все большее число сфер деятельности лишь вопрос времени. Тот, кто сумеет освоить их в большем объеме, с меньшими рисками и за меньшее время, не только добьется повышения кратко- и среднесрочных показателей, но и создаст существенный задел на будущее. Было бы ошибкой рассматривать мобильные технологии на службе бизнеса как сугубо тактический прикладной прием; в глобальном смысле это то направление развития информационных услуг и продуктов, которое будет доминировать в ближайшее десятилетие.
Однако следует отметить и положительные моменты. Уровень квалификации ИТ-специалистов растет не только на местах - в целом российский рынок ИТ-консалтинга и интеграционных услуг растет.
ВОПРОСЫ ЭКСПЕРТАМ
В чем потенциальные преимущества возрастающей популярности мобильных устройств в бизнесе? Как наиболее полно реализовать их в российских условиях?
Комментирует Михаил Прибочий, генеральный директор компании Axoft:
Мобильность дает бизнесу серьезные преимущества. Однако с усилением ее проникновения в бизнес-процессы встает вопрос обеспечения безопасности, а это значит, что в ближайшее время стоит ожидать развития направления, известного как enterprise mobility management, или управление корпоративными мобильными устройствами. Мы видим, что эта тема вызывает все больший интерес как у заказчиков, так и у производителей и поставщиков услуг.
В чем же преимущества мобильности? Я бы выделил семь основных плюсов.
1. Высокие показатели продуктивности. Мобильный сотрудник имеет постоянный доступ к информационным ресурсам, корпоративным и внешним. Он самостоятельно выбирает условия труда: может работать в то время, когда ему удобно, и где удобно - дома, за городом или даже у моря. Соответственно, у него есть все возможности более продуктивно работать.
2. Скорость принятия решений. Наш опрос удовлетворенности партнеров в 2014 году показал, что важнейшим показателем работы является срок ответа менеджера на запрос партнера. Поэтому все сотрудники компании, выезжающие на встречи или в командировки (таких около 40%), имеют в постоянном пользовании дополнительное мобильное устройство. Остальные во время выездов могут использовать корпоративные ноутбуки.
3. Географически распределенные проектные команды. Мобильные платформы дают возможность организовать работу проектных команд в разных городах. Для нас это особенно важно, так как компания имеет широкую сеть представительств на территории России и СНГ.
4. Борьба за таланты. HR-подразделения разных компаний постоянно конкурируют в поисках лучших сотрудников. Мы в ряде случаев не ограничиваем себя территориальным критерием и готовы принять в свою команду наиболее талантливых вне зависимости от того, в каком регионе проживает человек - в Сибири, на Урале или в Крыму.
5. Экономия ресурсов под девизом BYOD. Со временем в России наверняка будет набирать обороты движение BYOD. Особенно там, где растет количество мобильных бизнес-пользователей. Это регионы с высоким уровнем жизни и широкополосным интернетом. Уже сейчас почти все сотрудники московского офиса нашей компании используют свое личное мобильное устройство - прежде всего смартфон - в рабочих целях: для поиска информации, для доступа к почте или связи с партнерами. Могу предположить, что эта тенденция будет только усиливаться.
6. Быстрый social media marketing (SMM). Наличие мобильной связи позволяет ускорить взаимодействие компании с аудиторией посредством соцмедиа. Одно краткое сообщение за считаные секунды попадает в новостную ленту сотням тысяч подписчиков и может распространяться с невероятной скоростью.
7. Понять потребности и поведение потребителей. Меняется модель взаимодействия с клиентом, поскольку он тоже становится «мобильным». Нам как поставщику важно находиться с потребителем в единой среде и говорить с ним на одном языке.
Каков Ваш прогноз доли офисных работников, которые в ближайшем будущем (1-3 года) будут использовать BYOD?
Я бы не стала ограничиваться только офисными работниками, так как уже есть достаточно примеров, когда и производственные служащие используют свои мобильные телефоны. Например, для того чтобы получать информацию о своем расчетном листке или отметить свое местонахождение. Хотя для этого типа работников чаще используются специальные устройства.
Понятие «доли офисных работников» мне кажется немного общим, если не указывать, к каким приложениям офисные работники имеют доступ со своих мобильных устройств (то есть BYOD). Если это только почтовые сервисы, то около 80% мобильных сотрудников имеют доступ к корпоративной почте со своих личных устройств. Похожая ситуация с корпоративными портами, интранетом, корпоративными соцсетями. Однако если речь идет о критически важных для бизнеса приложениях, то компании реже предоставляют к ним доступ с личных устройств. Например, доступ к CRM-системам, в которых содержится информация о клиентах, часто осуществляется выездным персоналом через корпоративные устройства. В целом не более 30% российских компаний поддерживали BYOD год назад. Думаю, что сейчас их число выросло, но не значительно. Среди тех, кто активно использует BYOD в России, подразделения глобальных компаний, где эта практика гораздо больше распространена.
Какую роль аналитики отводят применению мобильных технологий российским бизнесом? Чем сценарий их использования будет отличаться от западноевропейского и американского опыта?
Отвечает Елена Семеновская, директор IDC по исследованиям в России:
Мобильность - очень важный тренд сегодня, это одна из тех технологий развития, которые меняют деятельность компаний и позволяют повышать эффективность работы служащих. Российский бизнес немного отстает, но сценарии использования не сильно отличаются. Для нас очень перспективными являются сценарии использования мобильного ТОРО (техобслуживания и ремонта оборудования), поскольку страна большая и есть много инфраструктурных объектов, работу которых надо инспектировать. Все типы ремонта и обслуживания заказчиков - очень перспективные направления развития мобильности в корпоративном сегменте, так как дают очевидные результаты. В В2С и G2C у нас также активно развиваются мобильные решения, большое количество приложений можно скачать и приобрести в AppStore или Google Play. У нас немного другая очередность внедрения по отраслям, например, в секторе здравоохранения это происходит медленными темпами, но в целом мы движемся в том же направлении.