Відмінності між версіями «Мережі 4G»

Версія за 10:40, 14 вересня 2016

Класифікація.

Класифікація

Міжнародний телекомунікаційний союз (англ. International Telecommunication Union, ITU) до стандартів четвертого покоління відносить стандарти мобільної передачі затверджені у специфікації ITM-Advanced у жовтні 2010 року, кандидатами у четверте покоління були визначені 6 радіоінтерфейсів, серед них варіанти LTE-Advanced (3GPP LTE Release 10) та WiMax Release 2 (IEEE802.16m)[1].

Незважаючи на використання деякими операторами позначень «4G» та «четверте покоління» у рекламі послуг що надаються у стандартах Mobile WiMax (маються на увазі оператори Freshtel та Інтеллеком) (IEEE802.16e) та LTE, такі мережі не є відносяться до мереж IMT-Advenced, і не є кандидатами у четверте[2].

21 жовтня 2010-го року в Женеві Міжнародний телекомунікаційний союз (ITU) завершив проведення оцінки шести технологій, представлених у якості можливих технологій міжнародного мобільного бездротового зв’язку 4G, також відомої як IMT-Advanced. Результатом узгодження цих пропозицій двом технологіям було присвоєно офіційне визначення IMT-Advanced:

   «LTE-Advanced»
   «WirelessMAN-Advanced».

Це дозволяє їх кваліфікувати у якості справжніх технологій 4G.

Розвиток.

Розвиток

Компанія Ericsson повідомила про початок тестування експериментальної мобільної широкосмугової технології доступу в мережу Інтернет - LTE-Advanced. Вона забезпечує пропускну здатність у 10 разів вище, ніж існуюча технологія LTE. Зокрема, LTE-Advanced дозволяє здійснювати завантаження даних на швидкості 1 Гб/с. Вона забезпечує високу швидкість передачі даних і високу ємність мережі, які будуть затребувані в найближчі роки у зв’язку з появою великої кількості мобільних пристроїв, що володіють доступом до мережі Інтернет.

Тестова система, заснована на комерційному обладнанні, сумісному зі стандартом 3GPP Release 10, розпочала роботу в тестовому діапазоні частот, виділеному PTS (Swedish Post and Telecom Agency - Шведське агентство телекомунікації та зв’язку). В рамках тесту здійснювалася передача даних між RBS і пересувним фургоном.

Очікується, що початок комерційної експлуатації технології LTE Advanced відбудеться в 2013 році.

Переваги 4G над 3G та іншими стільниковими мережами.

Вперше про бездротові мережі четвертого покоління (4G) заговорило відоме американське Агентство перспективних дослідницьких оборонних проектів (DARPA - Defense Advanced Research Projects Agency), яке свого часу придумало і «провідний» Інтернет. Не дивно, що для бездротового Інтернету DARPA вибрало ту ж архітектуру, яка виявилася такою успішною при створенні звичайного Інтернету. Аспекти бездротового зв'язку 4G: 4G-мережі повинні базуватися на протоколі IP і на організації зв'язку за принципом peer-to-peer (P2P - «рівний-рівному»). Відмітна риса полягає в тому, що кожен пристрій є і приймачем, і передавачем, і маршрутизатором для інших вузлів мережі. І все це - одночасно. Такими властивостями звичайні стільникові мережі не володіють в принципі.
Таким чином, кожен користувач, приєднуючись до мережі, додає мобільний маршрутизатор до її інфраструктури - і тому ємність мережі та її покриття змінюються динамічно. Тобто, якщо багато людей, які працюють у мережі, збираються на невеликому просторі, вони не тільки підвищують потребу у великій пропускної здатності в даному місці, але і створюють можливість маси додаткових маршрутів зв'язку один для одного! Користувачі автоматично будуть перенаправлятися з перевантажених маршрутів на більш вільні. Це дає можливість регулювати навантаження в мережі і підвищувати ефективність її використання. Так, користувачі самі допомагають операторові створювати інфраструктуру мережі.
Головна відмінність мереж четвертого покоління від попереднього, третього, полягає в тому, що технологія 4G повністю заснована на протоколах пакетної передачі даних, в той час як 3G поєднує в собі передачу як голосового трафіку, так і пакетів даних. До родини 4G, як правило, відносять технології, які дозволяють передавати дані в стільникових мережах з швидкістю вище 100 Мбіт / сек. У широкому розумінні 4G - це технології бездротової передачі інтернет-даних Wi-Fi (швидкісні варіанти цього стандарту) і WiMAX (в теорії швидкість може перевищувати 1 Гбіт/сек). У найбільш поширеному зараз у світі стандарті стільникового зв'язку GSM / EDGE (2G) межа швидкості передачі даних складає всього 240 Кбіт/сек. У мережах третього покоління (3G), розгорнутих зараз тільки в Європі, США і деяких країнах Азії (Японія, Тайвань, Сінгапур), швидкість складає до 7-14 Мбіт/сек.
У сучасних бездротових мережах близько 80% коштів витрачається на придбання ділянок землі під базові станції та будівництво конструкцій і лише 20% - на технологічне устаткування. У мережах peer-to-peer ця пропорція змінюється на зворотну: 80% коштів витрачаються на технології. А оскільки вартість технологічних рішень постійно знижується, такі мережі з часом будуть все більш прибутковими на відміну від традиційних стільникових мереж, де спостерігається зворотна тенденція.
Діючі в Україні мережі GSM будуть випробовувати аналогічні проблеми в 2010 - 2012 роках. Проте оскільки на території України відсутні виробники обладнання для стільникового зв'язку, то всі витрати по можливому впровадження мереж 3G європейського походження (UMTS) ляжуть на майбутніх абонентів цих самих мереж. Та й взагалі - дуже великі сумніви викликають можливості впровадження UMTS в Україні в найближчі 10 - 15 років ...
Вся справа в досвіді європейських країн, в яких оператори 3G тільки на одну закупівлю ліцензій уже витратили більше 500 доларів на душу населення, заплативши при цьому десятки мільярдів доларів! А на саме розгортання цих мереж будуть потрібні ще сотні мільйонів доларів!
Ось чому сьогодні в Україні питання вибору стандарту майбутньої мобільної системи - 3G або 4G - залишається відкритим.

Недоліки:

* Недолік апаратів, здатних працювати з мережами 4G, полягає в їх високому енергоспоживанні.
* Найбільш важливою проблемою поширення 4G є низька активність інвесторів. Розвиток мереж четвертого покоління затримує те, що мережі 3G мають високий потенціал інтенсивного й екстенсивного розвитку.

Технічні характеристики 4G:

Міжнародний союз телекомунікацій визначає технологію 4G як технологію бездротової комунікації, яка дозволяє досягти швидкості передачі даних до 1 Гбіт/с в умовах руху джерела або приймача, і до 100 Мбіт/с в умовах обміну даними між двома мобільними пристроями. Пересилання даних в 4G здійснюється за протоколом IPv6 (IP версії 6). Це помітно полегшує роботу мереж, особливо якщо вони різних типів.

Для забезпечення необхідної швидкості використовуються частоти 40 і 60 GHz. Обладнання для 4G застосовує технологію мультиплексування з ортогональним поділом частот OFDM. Така методика маніпулювання сигналом дозволяє значно "ущільнити" дані без взаємних перешкод і спотворень. При цьому відбувається розбивка по частотах з дотриманням ортогональності: максимум кожної несучої хвилі припадає на той момент, коли сусідні мають нульове значення. Цим виключається їх взаємодія, а також більш ефективно використовується частотний спектр. Для передачі сигналу застосовується модуляція із зсувом фази (PSK і її різновиди), при якій пересилається більше інформації за відрізок часу, або квадратно амплітудна (QAM), більш сучасна і дозволяє отримати максимум з пропускної спроможності каналу. Конкретний тип вибирається залежно від необхідної швидкості і умов прийому. Сигнал розбивається на певну кількість паралельних потоків при передачі і збирається при прийомі.

Для впевненого прийому та передачі на надвисоких частотах планують застосовувати так звані адаптивні антени, які зможуть підлаштовуватися під конкретну базову станцію. Але в умовах міста таким антен у визначенні правильного напрямку можуть перешкодити завмирання сигналу - його спотворення, що виникають у процесі поширення. Тут виручає ще одна особливість OFDM - стійкість до завмирання (для різних типів модуляції є свій запас на завмирання). Можлива і робота в умовах відсутності прямої видимості, що так заважає телефонами стандарту GSM. Недоліки OFDM - чутливість до доплерівським спотворень і вимогливість до якості електронних компонентів.

4G в Україні

Дев'ятого вересня 2010 року компанія «УНТ» запустила в тестовому режимі першу в Україні мережу четвертого покоління на основі технології Mobile WiMAX. Планується, що до 1 листопада цього року мережа під брендом FreshTel охопить весь Київ і передмістя, де проживають і працюють близько 10 млн. українців.
У мережі FreshTel швидкість передачі даних на один абонентський пристрій сягає 20 Мбіт / сек. - В сім разів вище, ніж в аналогічних пристроїв попереднього покоління 3G. Мобільність забезпечується автоматичним «безшовним» перемиканням між базовими станціями, як в мережах GSM. Стійкий зв'язок є доступним на швидкостях до 120 км / ч. Характеристики мережі забезпечують доступ до всіх сучасних Інтернет-сервісів: VoIP, перегляду відео високої чіткості, онлайн-ТБ, відеоконференції, відеодзвінки.
Зараз покриття оператора є в центральній частині Києва і його забезпечують 40 базових станцій, що працюють в діапазоні 3,4 - 3,6 ГГц. Ще 200 будуть підключені до мережі до кінця жовтня. До початку комерційної експлуатації зона покриття FreshTel охопить всю територію столиці та передмістя Бориспіль, Бровари, Вишгород.
Абонентські пристрої - USB-модеми ZTE AX320 і WiMAX / Wi-Fi роутери ZTE IX380 пристрої, що підтримують WiMAX, у тому числі й нетбуки.
Обсяг інвестицій в проект? На сьогоднішній момент вже вклали в мережу 30 млн дол, до кінця поточного року ще 100 млн, і ще 100 млн протягом наступного року. Протягом трьох років FreshTel зможе вийти на точку беззбитковості і окупати свої витрати. До кінця наступного року в Києві цілком під силу підключити 1 млн абонентів, за умови охоплення покриттям 10 млн.
Тарифи з початком комерційної експлуатації: Перші тарифи це 3 грн / день за доступ на швидкості 512 Кб / с, 5 грн / день - 1 Мб / сек і 10 грн / день - без спеціальних обмежень, скільки дозволить мережу. Також варто підкреслити, що всі пакети в FreshTel є безлімітними.
Ціна на USB-модем становить 890 грн, а на стаціонарний модем - 1890.
Реальна швидкість в мережі FreshTel:

- 13.8 Мб / с на download і 2 Mbps на upload.

Цікаві факти

1. Перша в світі мережа для мобільних комунікацій 4-го покоління офіційно запущена в Китаї 28 січня 2007. Побудована мережа 4G забезпечує швидкість бездротової передачі даних в 100 Мбіт / сек. Проект обійшовся Китаю в $ 19,2 млн.

2. Рекорд швидкості передачі даних в при тестуванні устаткування для мереж стільникового зв'язку 4G був встановлений японською компанією NTT DoCoMo - 5 Гбіт / с на 100-мегагерцовой частоті. Після досягнення максимальної швидкості передачі даних рівною 2,5 Гбіт / с в місті Yokosuka 14 грудня 2005 DoCoMo провів ще один експеримент в тому ж самому місті 25 грудня 2006 року і подвоїв свій результат.

3. У Південній Кореї розроблена альтернатива мереж 4G - технологія NoLA (New Nomadic Local Area Wireless Access), в якій дані завантажуються зі швидкістю 3,6 Гб / с. Ведеться робота над поєднанням NoLA і IPTV (цифрове інтерактивне телебачення в мережах передачі даних за протоколом IP).

4. Nokia Siemens Networks запропонували ще одну альтернативу 4G - стандарт I-HSPA (Internet High Speed Packet Access), що дозволяє здійснювати передачу даних на швидкості до 43 Мбіт / с, при цьому користувачам не потрібно міняти мобільні телефони, якими вони користуються. I-HSPA націлений забезпечити пряме IP-з'єднання між основною мережею і базовими станціями. Це дозволить скоротити час очікування в мережі і, завдяки простій архітектурі, знизить вартість обладнання. Щоб перейти до I-HSPA, провайдери повинні під'єднати I-HSPA "адаптери" до кожної базової станції та здійснити підключення безпосередньо через IP до основної мережі. I-HSPA-сумісне обладнання надійде у продаж вже дуже скоро.

Джерела

• взято з www.from-ua.com
• Взято з wikipedia.org
• Взято з connect4g.narod.ru
• Доповнення про 4G http://www.winline.ru/hardware/mobile/besprovodnaya_tehnologiya_4g.php
• Доповнення недоліків та опис поколінь http://enprom.com.ua/newtechnologies/76-4g-.html