GSM завтра
Завтра, как известно, начинается сегодня,
а это значит, что за появлением новых технологий нужно следить
постоянно, иначе вы рискуете одним прекрасным утром проснуться в
незнакомом, неузнаваемом окружающем мире. Так что если вы не хотите,
чтобы приход EDGE на смену GPRS оказался просто заменой одной
малопонятной аббревиатуры из четырех букв на другую, смело можете
читать дальше. Технология EDGE (Enhanced Data rates for Global
Evolution, что можно перевести как "улучшенная скорость передачи
данных для глобальной эволюции") - это одно из перспективных
направлений дальнейшего развития сотовой связи.
Своим появлением на свет она обязана группе ETSI SMG,
которая предложила использовать ее при дальнейшем развитии стандарта
GSM. Произошло это еще в начале 1997 года, когда новая спецификация
была зафиксирована в документе GSM Release 99. Затем работы по
разработке EDGE проводились в рамках проекта 3GPP (группа TSG GERAN
(GSM EDGE Radio Access Network)). При разработке стандарта одной из
главных задач ставилась совместимость аппаратуры EDGE и GSM/GPRS. К
сожалению, в течение долгого периода времени высокоскоростная
передача данных в сотовых сетях была недостаточно востребована, и
поэтому новая технология развивалась медленно.
В России пока нет сотовых операторов, предоставляющих
коммерческие услуги приема и передачи данных на основе этой
технологии, однако в некоторых сетях (например, в сетях оператора
"Мобильные ТелеСистемы") она уже на стадии тестирования. И если
вспомнить, что с момента тестирования метода пакетной передачи GPRS
(General Packet Radio Service) до его коммерческого внедрения прошло
где-то полтора-два года, то следует ожидать, что в ближайшие
несколько лет и EDGE получит весьма широкое распространение. Как
видно из названия, главное достоинство EDGE - это высокая скорость
передачи данных. Действительно, улучшенный с помощью EDGE протокол
GPRS - так называемый EGPRS - способен предоставить пользователям
гораздо более высокие значения полосы пропускания, чем можно
получить с помощью стандартного режима пакетной передачи данных.
Тем не менее, причины появления EDGE на первый взгляд
далеко не очевидны. Существующие сети GSM вполне удовлетворяют
большинство своих абонентов. А с другой стороны, если их пропускной
способности окажется недостаточно, можно развернуть сети третьего
поколения (3G), которые уже вполне успешно используются, например, в
Японии. Это кажется логичным, но именно на первый взгляд. Дело в
том, что разворачивать "с нуля" сеть третьего поколения - это
неблагодарное занятие, требующее, к тому же, огромных
капиталовложений. Операторам сотовой связи гораздо проще постепенно
переходить с одного стандарта на другой, постепенно покупая и
устанавливая новую технику. Преимущество EDGE состоит в том, что ее
внедрение не требует немедленной замены старой аппаратуры сотовых
операторов на новую. Даже при существующем уровне технической
оснащенности можно будет значительно повысить скорость
приема/передачи данных на мобильный телефон. Модернизированный EGPRS
позволит предложить абонентам более-менее полноценные
видеоконференции и другие услуги по передаче мультимедиа в реальном
режиме времени. Так что каждый из нас сможет почувствовать себя в
роли журналиста, ведущего репортаж с какого-нибудь футбольного матча
или солнечного пляжа, и показать своему другу (друзьям), что там
происходит.
Не ущемлены будут и права тех, кто связывается с
Интернетом посредством GPRS, а таких с каждым днем становится все
больше и больше. Пока сложно сказать, упадут ли цены на передачу
одного условного мегабайта данных (если сравнивать со
среднестатистической стоимостью сегодня), но вот скорость передачи
значительно возрастет.
Историческое развитие GSM
В самом начале триумфального шествия сетей сотовой
связи стандарта GSM некоторые абоненты были готовы платить
достаточно большие деньги за возможность работы в сети Интернет при
помощи своих мобильных телефонов. И уже тогда начали внедряться
первые коммерческие проекты по предоставлению таких услуг. Вначале
была реализована передача данных со скоростью 9,6 кбит/c, затем -
19,2 кбит/с, а чуть позже и 28,8 кбит/с, но уже на базе технологии
HSCSD (High Speed Circuit Switched Data). Введение HSCSD не
требовало значительной модификации программно-аппаратных средств
сотовых операторов, поэтому оно прошло для них достаточно
безболезненно. В то же время, абонентам пришлось приобретать те
модели сотовых телефонов, которые умели работать с данной
технологией. А такие телефоны все время оставались достаточно
дорогими, и это при том, что сами услуги по передаче данных с
использованием HSCSD были совсем недешевыми. Как следствие -
большинство абонентов так и не стали пользоваться возможностями этой
технологии, предпочитая пользоваться обыкновенными модемами.
Но жизнь не стоит на месте, и вскоре появился режим
пакетной передачи данных GPRS, завоевавший впоследствии гораздо
большую популярность, нежели предыдущие технологии. Новинка была
настолько инновационной, что традиционные сети GSM с поддержкой GPRS
стали причислять к поколению 2+.
Все многообразие систем связи можно поделить на два
больших класса: те системы, где используется коммутация каналов, и
те, где применяется коммутация пакетов. В первом случае для
соединения двух узлов, желающих обменяться данными, нужно, грубо
говоря, выделить им свой собственный канал связи (протянуть два
индивидуальных провода или, в случае беспроводной связи GSM,
выделить индивидуальный частотный диапазон, а также индивидуальный
тайм-слот), который кроме них никто не мог бы занимать. Это
достаточно дорого с экономической точки зрения, поскольку, как
правило, большую часть времени узлы молчат, а ресурсом соединяющего
их канала никто воспользоваться не может. Коммутация пакетов - это
гораздо более гибкая концепция связи, ее идея состоит в том, что в
рамках одного канала могут передаваться данные различных узлов, но
они не смешиваются между собой, поскольку каждый блок (пакет) имеет
свой собственный адрес назначения и адрес источника.
Сети GSM изначально были ориентированы на коммутацию
каналов, поскольку голосовой трафик должен доставляться абонентам
без задержек и значительных изменений. В то же время, если вы при
помощи мобильного телефона выходите в Интернет, задержки при
передаче данных уже не будут иметь решающего значения, поэтому
вполне можно применять пакетную передачу. Воплощением этой идеи и
стал стандарт GPRS, который подразумевает коммутацию пакетов и
применяется только для передачи данных, но делает это весьма быстро
- со скоростью до 115,2 кбит/c (теоретически эту цифру можно будет
еще увеличить до 171,2 кбит/с). Согласитесь, что это гораздо больше,
нежели возможности даже, казалось бы, прогрессивного HSCSD.
Как и в случае с HSCSD, GPRS относительно легко
разворачивается поверх существующей инфраструктуры сетей GSM, но
изменений, которые все же приходится вносить в ее работу, гораздо
больше. Для работы GPRS в GSM-сеть необходимо добавить узел
поддержки услуг SGSN (Serving GPRS Support Node), узел поддержки
шлюзовых функций GGSN (Gateway GPRS Support Node), а также центр
услуг широковещательной передачи PTM-SC (Point-to-Multipoint Service
Center).
Абоненты сети GSM могут работать с GPRS в разных
режимах, в зависимости от того, к какому классу устройств они
относятся. Терминальное устройство класса "А" (в терминах стандарта
GPRS) может одновременно работать с голосовым и иным трафиком,
передающимся в рамках традиционного GSM (коммутация каналов) и с
использованием GPRS. Устройства класса "В" могут делать то же самое,
но только поочередно, а терминалы, относящиеся к классу "С", могут
работать только с пакетными данными. Естественно, обычные
устройства, работающие только с данными, передаваемыми по
коммутируемым каналам, в стандарте GPRS не рассматриваются. В свою
очередь каждый мобильный телефон, поддерживающий GPRS, может
работать с разными классами этого протокола. В зависимости от класса
абоненту на прием и передачу данных выделяется разное количество
канальных интервалов - от 1 до 8, причем количество каналов,
выделенных на прием и передачу, может и не совпадать. Таким образом,
весьма элегантно моделируется асимметричная природа передачи трафика
в сети Интернет. Естественно, количество тайм-слотов, выделяемых на
прием информации, обычно больше. И вот, наконец, появилась еще более
скоростная технология обмена данными, также основанная на пакетной
передаче - EDGE.
Немного о технической стороне реализации
Итак, как уже говорилось, главное в EDGE - это скорость
передачи данных. В существующих сетях GSM ее удастся повысить до
69,2 килобит в секунду на один канал (EGPRS), что по теоретическим
оценкам дает суммарную максимальную скорость 553,5 килобит в
секунду. Реально эта цифра не будет превышать 384 Кбит/с, а средняя
скорость будет составлять что-то около 130 - 180 Кбит/с, что также
весьма неплохо. Протокол EDGE может разворачиваться прямо на
существующем сегодня оборудовании и не требует серьезных изменений
логики работы сети. Это означает, что он совместим с другими
технологиями передачи данных, например HSCSD и GPRS. Так что
пользователь сможет выбирать, какой вариант передачи для него более
предпочтительный. Более того, в ряде случаев, не меняя расположения
базовых станций, удастся даже расширить зону покрытия радиосигналом
и улучшить качество покрытия.
Зададимся вопросом, как удалось при сохранении
совместимости с существующими сетями GSM повысить скорость передачи
данных, и почему этого не было сделано раньше. На второй вопрос
ответ достаточно прост: GSM появился сравнительно недавно и
продолжает постоянно развиваться, так что EDGE - это всего лишь
свидетельство эволюции беспроводной связи, и его стали внедрять
сразу же после окончания исследований и испытаний этой технологии, а
может даже и раньше. На первый же вопрос ответить гораздо
сложнее.
Как известно, для передачи данных в стандарте GSM
используется фазовая модуляция, которая позволяет при достаточно
узком спектре сигнала получать высокую скорость передачи.
Теоретически при внесении даже незначительных изменений в схему
модуляции (без изменения частотного диапазона) можно добиться
некоторого увеличения пропускной способности канала, но при этом
начинает расти влияние помех, которые, к сожалению, присутствуют
всегда и везде, а уж в радиоэфире их видимо-невидимо. Поэтому при
разработке нового стандарта, обеспечивающего высокие скорости обмена
информацией, приходится придумывать целый набор новшеств,
позволяющих подавлять помехи, улучшать распознавание сигнала, лучше
кодировать данные (например, внеся избыточную информацию) и т. д. и
т. п.
В EDGE, по сравнению с GPRS, используется более
совершенная схема кодирования и модуляции сигнала - линейная
восьмипозиционная фазовая модуляция 8PSK. При таком кодировании
удается передавать три бита информации за одно изменение фазы
несущей. Улучшен и алгоритм работы протокола, который теперь
адаптирует свою работу к текущему состоянию канала передачи, т.е.,
прежде всего, к уровню шума. В результате эффективность
использования выделяющегося спектра в три раза выше, чем в GPRS, что
позволяет передавать практически втрое больше данных за одно и то же
время. Распознавание типа модуляции происходит автоматически, без
участия абонента, и таким образом, прозрачно для него. А это в свою
очередь означает, что имеющийся канал связи используется наиболее
оптимальным образом, и по нему передаются данные с максимально
возможной в данных условиях скоростью. Подобный эффект наблюдается и
в беспроводных сетях стандарта 802.11b (также называемых Wi-Fi), где
при уменьшении мощности принимаемого сигнала включается механизм ARS
(Adaptive Rate Selection), принудительно понижающий скорость
передачи с 11 мегабит в секунду до 5,5, с 5,5 до 2 или с 2 до 1
мегабита в секунду.
Опишем вкратце идею адаптивного механизма модуляции. В
EDGE для кодирования блоков данных может применяться 9 разных
режимов, различающихся между собой уровнем помехоустойчивости и
обеспечиваемой скоростью передачи данных (чем выше скорость, тем
меньше устойчивость, и наоборот). При уменьшении уровня принимаемого
сигнала и, как следствие, искажениях передаваемых данных (они
выявляются в процессе декодирования), оба участника соединения
автоматически переходят к использованию более помехоустойчивого
алгоритма, и следующий блок данных кодируется уже с его применением.
Искаженный блок запоминается и в дальнейшем сравнивается с повторно
переданным блоком. Переход к новой схеме кодирования будет
осуществляться только в том случае, если первоначально принятый блок
был сильно искажен. Все режимы кодирования разделены на три группы.
Переход при ухудшении качества связи от одного режима к другому
возможен только внутри своей группы.
Если через некоторое время условия связи улучшаются,
то, наоборот, осуществляется переход к менее устойчивому по
отношению к помехам алгоритму. Естественно, что такой алгоритм
обеспечивает большую скорость передачи данных, чем помехоустойчивый.
Благодаря такому алгоритму "адаптации" к условиям в канале передачи,
в общем и целом, повышается скорость передачи данных, так как больше
не требуется закладывать избыточную надежность в выбор схемы
кодирования.
Наконец, скажем пару слов и о том, как и для чего будут
использоваться такие высокоскоростные каналы связи. С Интернетом все
понятно - для него скорость чем выше - тем лучше, а вот с
мультимедиа пока не все ясно. Например, сейчас не совсем очевидно,
как именно будут реализовываться видеоконференции при помощи
технологии EDGE, поскольку для этого нужно решить ряд технически
важных задач: как будет разделяться звуковой и видеоконтент, и что
будет происходить при изменении пропускной способности канала. В
стандарте сказано, что наиболее приоритетной остается передача
голоса, так что, видимо, не исключена ситуация, когда абонент,
находящийся в зоне не очень уверенного приема, будет получать
каких-то два-три кадра в минуту - то есть практически статичную
картинку. Правда, слышать собеседника он будет довольно неплохо.
Что думают об EDGE российские сотовые операторы?
В октябре 2003 года в Бангкоке был проведен EDGE
Operators Forum, на котором присутствовало более 150 представителей
различных компаний - производителей оборудования и операторов связи.
Тогда очень многие пришли к выводу, что EDGE - это перспективно.
Результаты не заставили себя долго ждать: первая коммерческая сеть с
поддержкой EDGE была запущена в июне этого года, надо сказать,
совсем недавно, американским оператором Cingular Wireless. Затем
подобная сеть была внедрена и в Европе - в Будапеште, ее развернула
компания Pannon GSM.
Рыночная борьба вынуждает операторов сотовой связи
постоянно совершать неприятные для них действия: тестировать и
внедрять в жизнь новые проекты и технологии. EDGE в данном случае -
не исключение. На выставке технологий высокоскоростной передачи
данных 3 сентября сего года (то есть всего через пару месяцев после
общемировой премьеры) компания "ВымпелКом", крупнейший отечественный
оператор сотовой связи стандарта GSM, продемонстрировала улучшенную
технологию GPRS для систем переходного поколения 2+, т. е. EDGE.
Контракт на поставку оборудования Nokia для модернизации сети БиЛайн
был заключен с финнами еще в декабре 2003 года, тестирование же
благополучно завершилось в августе. Причем на разных фрагментах
федеральной сети тестировалось оборудование различных поставщиков:
Ericsson в Екатеринбурге, Alcatel в Москве и Nokia в Воронеже.
Высокая степень готовности компании "ВымпелКом" к коммерческому
внедрению EDGE позволила ее представителям пообещать, что в скором
времени мы сможем ознакомиться с EDGE не только на выставочном
стенде, а прямо на улице, в реальной жизни.
Два других игрока "большой тройки" - "Мобильные
ТелеСистемы" (МТС) и "Мегафон" - также вынашивают планы относительно
внедрения EDGE, однако они настроены по отношению к EDGE несколько
более скептически, нежели "ВымпелКом". Александр Мохов, руководитель
департамента технического развития и контроля "Мегафон", выразил
позицию компании так: "Оценить востребованность технологии на
российском рынке мы планируем по результатам тестирования и изучения
опыта коллег, так как для потребителя важны услуги, которые могут
быть предоставлены оператором сотовой связи на базе этой технологии,
а не технология как таковая". Действительно, в России пока не
очень-то востребована даже относительно низкоскоростная технология
передачи данных GPRS (исключение составляют только Москва и
Санкт-Петербург, да и здесь GPRS-трафик не столь велик, как, скажем,
в странах Европы). Будет ли пользоваться у нас большим спросом EDGE
- это еще вопрос, на который пока трудно дать однозначный ответ. Не
стоит также забывать и о том, что количество мобильных телефонов,
поддерживающих EDGE, невелико. Естественно, что необходимость смены
телефонного аппарата будет отталкивать многих потенциальных
пользователей от новой технологии. А если уж они решатся купить
новый мобильный телефон, то выбор вполне может пасть на аппараты
третьего поколения, поддерживающие стандарт CDMA, - благо, такие
сети в России уже существуют (например сеть SkyLink).
На пути к повсеместному внедрению EDGE все это время
существовало и другое препятствие: для начала коммерческой
эксплуатации этой технологии каждый оператор сотовой связи должен
был получить от производителя Сертификат Минсвязи РФ на поставляемое
оборудование. Поскольку аппаратура GSM/EDGE сертифицировалась в РФ
впервые, для этой процедуры должна была быть подготовлена
соответствующая документация - Общие Технические Требования (ОТТ).
Как рассказала заместитель руководителя департамента электросвязи
Наталья Бондарь, ОТТ на аппаратуру инфраструктуры GSM/EDGE уже
разработаны институтом ЛОНИИР.
Кроме того, совсем недавно, в третьем квартале этого
года, процесс сертификации своего оборудования с успехом завершила
французская компания Alcatel. По словам PR-менеджера Alcatel
Виктории Ереминой, теперь производитель получил право официально
поставлять оборудование с поддержкой EDGE, а также монтировать и
запускать подобные сети. Первыми пользователями, которым
посчастливится ознакомиться с EDGE в исполнении Alcatel, будут
абоненты "МТС". Причем первая зона EDGE появится у МТС не в Москве и
не в Петербурге, а... в Самаре. Как поясняет директор департамента
МТС по связям с инвесторами Андрей Брагинский, это достаточно
большой и продвинутый регион, чтобы опробовать новую технологию.
Кроме того, сеть в Самаре изначально построена на оборудовании
Alcatel, поддерживающем EDGE, - а значит, для активизации этой
технологии в самарском сегменте сети достаточно просто обновить
программное обеспечение.
Телефоны с горячим EDGE вместо сердца
Вывод из всего сказанного таков: достаточно скоро можно
ожидать появление EDGE в крупных российских городах, а затем - и в
регионах. Все предпосылки для этого есть, открытым остался всего
лишь один вопрос: а поддерживают ли новую технологию сами сотовые
телефоны? И ответ на него - положительный. Еще год назад в продаже
имелось всего несколько моделей телефонов, работающих с EDGE, в
первую очередь это была трубка знаменитой финской компании Nokia с
номером 6220.
Сегодня ситуация выглядит получше. Уже практически все
лидеры рынка мобильных телефонов отметились выпуском устройств,
поддерживающих EDGE. Nokia, как обычно, впереди планеты всей,
выступая с целым семейством телефонов - 6620, 5140, 6820, 6830,
6220, 6230, 3200. Отличилась также и Motorola, выпустив модель Т725,
а у SonyEricsson есть даже специальный EDGE-модем GC-82. Он
встраивается в ноутбуки и другую портативную технику. К концу года
SonyEricsson обещает выпустить модель Z500i, которая будет
поддерживать новую технологию.
Немецкая компания Siemens тоже предлагает встраиваемый
GPRS/EDGE-модем, поддерживающий технологию EDGE, - MC75. Кроме того,
в планах Siemens - выпуск нескольких моделей собственно мобильных
телефонов с поддержкой EDGE. К концу года мы уже должны будем
познакомиться с ними.
Как и в случае с GPRS, устройства, поддерживающие EDGE,
делятся на классы, в зависимости от имеющихся функций. Всего имеется
два класса, класс 1 - это те устройства, которые при приеме работают
с модуляцией 8PSK, а при передаче используют GMSK. Терминалы класса
2 в обоих режимах работают с модуляцией 8PSK. Точно так же, как и в
GPRS, устройства могут работать с несколькими тайм-слотами, причем
также в асимметричном режиме, когда на прием и передачу используется
разное количество слотов.
Особенно хочется отметить, что кроме поддержки
мобильными телефонами технологии EDGE как таковой, понадобится
написать некоторое количество приложений, реализующих весь тот
потенциал, который в нее заложен. Уже сегодня становятся достаточно
популярными такие сервисы, например, как мобильная ICQ. C ростом
пропускной способности (и, хочется надеяться, уменьшением стоимости
передачи трафика) количество и сложность различных онлайновых
мобильных игр, чатов, служб передачи мгновенных сообщений и служб
знакомств будет очень быстро расти. Так что у смартфонов, работающих
под управлением полноценных ОС, появится много преимуществ,
поскольку среди них новые приложения могут распространяться
значительно быстрее.
Последнее слово в деле повсеместного распространения
EDGE, видимо, все-таки за операторами сотовой связи. А они, к
сожалению, пока не очень торопятся с принятием решений. Возможно, им
хочется, чтобы появилось еще больше мобильных телефонов с поддержкой
нового стандарта. Может быть, высокоскоростная передача данных пока
еще не очень востребована. Но, скорее всего, проблема и в том, и в
этом, и еще в чем-то другом, так что просто нужно немного подождать,
и через год-два производители и операторы сами преподнесут вам EDGE
на блюдечке с голубой каемочкой!
Автор: Алексей Смирнов, Иван Марциновский
Источник: www.comprice.ru
|
