IV.Стандарты 4-го поколения

4G – новое поколение беспроводных и мобильных сетей, которое уже недалеком будущем, заменит поколение 3G. Основная потребность в системам четвертого поколения (4G) появляется в результате расширения технологических возможностей и решить проблемы сервисных мобильных систем третьего поколения (3G), которые по разговору ведущих производителей оборудования не способны удовлетворить потребности в мультимедийном обслуживании. Проект мобильных технологий 4G – концептуальная структура универсальной глобальной высокопродуктивной сети радиодоступа, имеющей все возможности интеграции с проводной пакетной сетью. К семейству 4G, как правило, относят технологии, которые позволяют передавать данные в сотовых сетях со скоростью выше 100 Мбит/сек. В широком понимании 4G - это еще и технологии беспроводной передачи интернет данных Wi-Fi (скоростные варианты этого стандарта) и WiMAX (в теории скорость может превышать 1 Гбит/сек). В наиболее распространенном сейчас в мире стандарте сотовой связи GSM/EDGE (2G) предел скорости передачи данных составляет всего 240 Кбит/сек. В сетях третьего поколения (3G), развернутых сейчас только в Европе, США и некоторых странах Азии (Япония, Тайвань, Сингапур), скорость составляет до 7-14 Мбит/сек. Главное отличие сетей четвертого поколения от предыдущего, третьего, заключается в том, что технология 4G полностью основана на протоколах пакетной передачи данных, в то время как 3G соединяет в себе передачу как голосового трафика, так и пакетов данных. Международный союз телекоммуникаций определяет технологию 4G как технологию беспроводной коммуникации, которая позволяет достичь скорости передачи данных до 1 Гбит/с в условиях движения источника или приемника и до 100 Мбит/с в условиях обмена данными между двумя мобильными устройствами. Пересылка данных в 4G осуществляется по протоколу IPv6 (IP версии 6). Это заметно облегчает работу сетей, особенно если они различных типов.

Для обеспечения необходимой скорости используются частоты 40 и 60 GHz. Создатели приемопередающего оборудования для 4G применили испытанный в цифровом вещании прием - технологию мультиплексирования с ортогональным разделением частот OFDM. Такая методика манипулирования сигналом позволяет значительно "уплотнить" данные без взаимных помех и искажений. При этом происходит разбиение по частотам с соблюдением ортогональности: максимум каждой несущей волны приходится на тот момент, когда соседние имеют нулевое значение. Этим исключается их взаимодействие, а также более эффективно используется частотный спектр - не нужны защитные "противоинтерференционные" полосы. Для передачи сигнала применяется модуляция со сдвигом фазы (PSK и ее разновидности), при которой пересылается больше информации за отрезок времени, или квадратно амплитудная (QAM), более современная и позволяющая выжать максимум из пропускной способности канала. Конкретный тип выбирается в зависимости от требуемой скорости и условий приема. Сигнал разбивается на определенное количество параллельных потоков при передаче и собирается при приеме. Для уверенного приема и передачи на сверхвысоких частотах планируют применять так называемые адаптивные антенны, которые смогут подстраиваться под конкретную базовую станцию. Но в условиях города таким антеннам в определении правильного направления могут помешать замирания сигнала - его искажения, возникающие в процессе распространения. Здесь выручает еще одна особенность OFDM - стойкость к замираниям (для разных типов модуляции есть свой запас на замирания). Возможна и работа в условиях отсутствия прямой видимости, что так мешает телефонным стандартам GSM. Недостатки ODFM - чувствительность к доплеровским искажениям и требовательность к качеству электронных компонентов.

Перспективы развития мобильной связи

С бурным развитием сетей мобильной связи, конкуренция в этом сегменте чрезвычайно обострилась. Кроме сетей GSM появилось множество альтернатив, главная из которых — передача голосового трафика по IP-сетям. IP-телефония, в отличие от GSM и CDMA, использует иной принцип передачи голоса, из-за чего услуги Voice-IP всегда были значительно дешевле мобильной и стационарной телефонной связи. Передача же Voice-IP по существующим GSM/CDMA сетям не всегда возможна, а если возможна, то качество такой связи будет более-менее приемлемо только при наличии свободных ресурсов в момент подключения. Но сам стандарт GSM в его последней реализации 3.5G достиг верха своего развития из-за налагаемых ограничений в его реализации. Однако, уровень проникновения мобильной связи во всем мире достиг такого масштаба, что заказать к примеру безлимитные тарифы билайн вашего региона, другие тарифы любой другой компании может позволить себе каждый второй житель земли. Реальный уровень проникновения сотовой связи в мире к концу 2012 года составит 45%, а количество активных sim-карт приблизится к 6 млрд.

Конкуренция толкает сотовых операторов GSM стандарта объединяться в надежде удержаться на плаву в борьбе за рынок связи. Но на пятки стремительно наступают операторы стандарта 4G/LTE. В стандарте LTE изначально заложена возможность передачи голоса по IP, что дает большие возможности по дальнейшему увеличению количества абонентов и скорости передачи данных в мобильных сетях четвертого поколения.

Система радиодоступа

С изобретением радиосвязи великим русским ученым А.С. Поповым (1895 г.) беспроводная связь из научно-фантастической абстракции, представляющей интерес для узкого круга ученых, превратилась в мощный продукт решения прикладных специальных задач как государственного и международного, так и бытового уровня. За небольшое время устройства радиосвязи прочно вошли в быт людей, обеспечив получение и передачу информации без привязки к конкретному местонахождению, интегрировались в современные глобальные сети и системы передачи данных. Под сетью радиодоступа понимают радиально-зоновую сеть радиосвязи, предназначен­ную для предоставления услуг связи с качеством, не уступающим качеству проводных систем связи. Таким образом, если абонентов вместо проводной сети подключить к сети радиодосту­па, то они не должны заметить измене­ния в качестве предоставления услуги. В систему радиодоступа входят все элементы сети и абонентские стан­ции (АС) с подключенным оконечным оборудованием, позволяющим абонен­там получать услуги связи.

Классификация систем и сетей радиодоступа

По способу представления и передачи информации все системы радиодоступа можно разделить на аналоговые и цифровые. Аналоговые способы передачи использова­лись в основном в системах первого поколения, и в силу присущих им недос­татков, связанных, прежде всего, с низким качеством передачи информации, в системах последующих поколений не применяются. Цифровые способы передачи информации оказа­лись значительно более гибкими, прежде всего, благодаря широким возможностям цифро­вой обработки сигналов (DSP) и управлению качеством передачи информации в пределах зоны обслуживания системы радиодоступа. Начиная со второго поколения, цифровые спо­собы передачи информации занимают главенствующее положение. В системах с аналоговой и цифровой передачей, возможно предоставление всех видов услуг. В случае аналоговых систем для передачи данных, обеспечения услуг телематики и мультимедиа обмена, аналоговые каналы используются как среда передачи и требуют до­полнительных устройств, например модемов. Цифровые системы позволяют предоставлять все виды услуг связи как отдельно, так и одновременно. Услуги цифровой передачи речи, начиная с методов ИКМ и до IP-телефонии, развива­лись одновременно с развитием технологий коммутации в сетях связи с целью обеспечения наибольшей емкости сети, эффективности использования каналов связи при заданном уров­не качества. По решаемым прикладным задачам можно выделить системы связи, управления и мо­ниторинга. Различие систем определяется реализуемыми функциями.

Важнейшими признаками, в соответствии с которыми выделяются поколения систем радиодоступа, являются характеристики и параметры радиоинтерфейса:  

Для классификации систем радиодоступа по диапазону частот важнейшее значение имеет национальное распределение полос частот. В России национальное распределение частот определяется Таблицей распределения полос частот. Для аналоговых средств радиодоступа первого поколения используется частотное раз­деление каналов, в сочетании с частотным разделением дуплексных каналов и частотной модуляцией. Для цифровых систем следующих поколений во всех диапазонах частот допустимы ме­тоды частотного, временного, кодового, пространственного разделения каналов и их комби­наций. При разделении каналов каждый абонент использует только свой сигнал. Обмен ин­формацией осуществляется по прямому и обратному каналам. Их разделение не позволяет наложиться сигналам, передаваемым в разных направлениях по дуплексному каналу и од­новременно выполнять передачу и прием информации. К традиционным методам разделе­ния дуплексных каналов относятся методы частотного, временного и кодового разделения. По аналогии с методами разделения каналов можно предположить, что появится простран­ственное разделение и комбинированное, использование нескольких перечисленных мето­дов разделения дуплексных каналов. Важнейшими для систем радиодоступа параметрами, определяющими скорость передачи информации при заданной полосе частот, являются методы модуляции сигналов. Именно развитие последних знаменует переход от поколения к поколению. Однако в классифика­ции на рис. 1.7 ограничимся основными методами модуляции сигналов: частотная (F), фазо­вая (G), амплитудно-фазовая и ее разновидность — квадратурная модуляция, импульсная модуляция.

Широкополосный радиодоступ: стандарты, применение и перспективы

Технологии широкополосного доступа могут быть: • беспроводными (спутниковая связь или радиодоступ) • проводными (оптиковолоконными сетями, медными кабелями или телевизионным кабелями, локальными сетями). Одними из наиболее перспективных технологий широкополосного доступа выступают беспроводные технологии радиодоступа в силу их оперативного внедрения и доступной стоимости. Основные недостатки данного типа доступа в основном связаны с тем, что эти технологии могут иметь сложности с получением частотного ресурса, имеющего лицензионные ограничения. Если большое число стран имеет безлицензионные частотные полосы для передачи информации, в России все частотные полосы в обязательном порядке должны быть лицензированы. Беспроводные стандарты могут быть поделены на несколько категорий: • персональные сети (PAN), которые включают технологии, как Bluetooth и UWB, • локальные сети (LAN), включающие технологии 802. 11/WiFi и HyperLAN/2, • городские сети (MAN), включая технологии 802.16/WiMAX, HiperMAN и  HiperACCESS, • Расширенные сети (WAN), включая технологии 802.16e, 3GPP, EDGE и EV-DO.

Графически это можно выразить следующим образом: Типичная сеть широкополосного доступа должна иметь большие территориальные покрытия для удовлетворения информационных потребностей пользователей. Но внедрение такого рода доступа предлагает привлечение больших инвестиций. Одним из преимуществ технологий радиодоступа – это можно начинать покрытие на небольшой территории и в последствии расширять сеть до более высоких масштабов. Это осуществляется, как правило, двумя способами: 1) расширение базовой станции новыми секторами, которые дадут больше пропускной способности около покрытия базовой станции, 2) дополнение базовых станций для увеличения территориального покрытия. Это подход аналогичен модели конструкции мобильных сетей, где количество базовых станций позволяет увидеть разницу в качестве предоставляемых услуг между мобильными операторами Внедрение и расширение сети типичного широкополосного доступа выглядит таким образом:

Многие проекты находят свое применение и видят перспективу в предоставлении услуг широкополосного доступа в поездах. Спутниковый широкополосный доступ становится реальностью в самолетах. Сегодня на дальних рейсах компании Люфтанзы используется WiFi и предоставляется возможность подключения к сети Интернет с помощью персонального ноутбука. Производители объединились в организацию WiMax форум, которая разработала стандарт совместимости и процесс сертификации оборудования. Первые сертифицированное оборудование WiMax форума вышли месяц назад и ожидается ее внедрение в конце 2007 года для массового пользования. Технология WiFi – также является перспективной технологией 802.11/WiFi, где оборудование производителей совместимо. Таким образом, вполне очевидно, что каждая их эти технологий имеет свое назначение и границы использования. Совместимость оборудования широкополосного доступа по единым стандартам в конечном счете приведет к снижению цен на оборудование и будет способствовать более глубокому их распространению в мире, в том числе и России.

Основные этапы развития систем радиодоступа

Первое поколение (1960-е гг.)

Аналоговые средства доступа к аналоговым автоматическим телефонным станциям (АТС). В большинстве это узкополосные системы, позволяющие подключить до нескольких десятков или сотен телефонных каналов. Как правило, используются в качестве радиоудлинителей линий связи между АТС и телефонными аппаратами (ТА) либо беспроводных телефонных аппаратов (БТА). Диапазон частот аналоговых радиоудлинителей до 1 ГГц. В настоящее время они используются в малонаселенных сельских местностях. Уже в 1960-е гг. системы радиодоступа давали возможность подключаться к сети общего пользования через одну базовую станцию (БС) или центральную станцию (ЦС) с способностью нескольких независимых соединений. В России радиодоступ к АТС осуществлялся через систему «Алтай». В последнее время ей на смену приходит оборудование стандарта МРТ 1327. Кроме того, для подключения к сетям общего пользования (СОП) чаще используются аналоговые стыки по двухпроводным абонентским линиям. В настоящее время в России производятся системы радиодоступа в диапазонах 30...57,5 МГц (оборудование УТК-015), 300 МГц (оборудование «Алтай» и МРТ 1327), 450 МГц (оборудование УТК-01).

К первому поколению систем радиодоступа отнесем и БТА диапазонов 30...40 МГц и 900 МГц.

Второе поколение (1980-е гг.)

Узкополосные цифровые системы радиодоступа к цифровым и аналоговым АТС, которые появились благодаря повышению требований к качеству передачи речи и появлению передачи данных. Развитие шло, прежде всего, в направлении создания корпоративных протяженных систем радиодоступа. Качество передачи речи соответствовало качеству в сетях ISDN, скорость передачи данных кратна 64 кбит/с. При присоединении к сети общего пользования использовались как аналоговые, так и цифровые стыки. В целом системы радиодоступа второго поколения были направлены на создание телефонных сетей высокого качества. Передача данных рассматривалась как дополнительная, не основная услуга в силу неразвитости компьютерных сетей и небольшой потребности в сетях передачи данных. К этому поколению относятся также системы стандартов DECT и СТ-2, которые обеспечивают подключение терминалов с услугой цифровой телефонии. Системы радиодоступа второго поколения на сегодняшний день выпускаются заводами-изготовителями (IRT, Granger Telecom, SR-Telecom) и эксплуатируются в России. На их базе развернуты как корпоративные (технологические и выделенные), так и коммерческие сети связи. Сети второго поколения обеспечивают одновременной связью от нескольких сотен до нескольких тысяч абонентов.

Во время разработки и строительства сетей радиодоступа второго поколения в мире появилась тенденция экспоненциального роста объемов обмена данными в компьютерных сетях, сначала локальных, а затем городских. К началу 1990-х гг. уже существовала сеть Интернет, использование в которой радиотехнологий носило традиционный характер (радиорелейные линии, удлинитель телефонных каналов (УТК), спутниковые линии). Однако потребности в объеме передаваемых данных возросли, и существующие радиосети не могли конкурировать с проводными линиями связи даже для локальных сетей.

Третье поколение (1990-х гг.)

Для возможности использования в компьютерных сетях связи преимуществ радиосвязи и обеспечения требуемой скорости передачи данных между компьютерами в Институте инженеров связи IEЕЕ (США) была организована исследовательская группа по стандартизации 802.11 оборудования беспроводных локальных сетей (WLAN). С этого момента начался новый этап развития систем радиодоступа. Стандарты группы 802.11 стали доминировать на рынке систем радиодоступа и быстро завоевали популярность среди изготовителей и потребителей оборудования. Связано это, прежде всего, с простотой оборудования Radio Ethernet. Влияние стандарта оказалось настолько сильным, что распространилось даже на оборудование выпускаемом по внутрифирменным стандартам с диапазоном 3,4.. .3,6 ГГц. Оборудование стандарта IEEE 802.11 рассчитано на диапазон 2,4...2,4835 ГГц. Изначально стандарт был ориентирован на удовлетворение потребностей внутриофисных локальных сетей с относительно низкой скоростью передачи информации в радиоканале 1 Мбит/с. В этом случае отдельным абонентам доступна скорость, не превышающая 256 кбит/с из-за используемых протоколов S-ALOHA или CSMA-CA и их низкой эффективности радиоканала: 36 и 53% соответственно. Скорость передачи информации оборудования оказалась недостаточной для осуществления связи между компьютерами локальной сети, поэтому довольно быстро появилась модификация стандарта IEEE 802.11-802.1 lb, допускающая скорость передачи в радиоканале 11 Мбит/с. Одновременно начала снижаться стоимость оборудования, и стандарт стал популярным среди специалистов компьютерных сетей, а затем и у связистов. Оборудование стандарта 802.1 lb широко представлено на рынке связи, постоянно совершенствуется и выпускается известными производителями, такими как Cisco, Alvarion, Proxim, Lusent Tecknologis и др. В России такое оборудование сразу было усовершенствовано: для расширения зоны покрытия базовой станции в передающую часть установлены усилители и направленные антенны. Таким образом, новое изделие позволяло работать вне закрытых офисных помещений. В силу того, что диапазон 2,4...2,4835 ГГц в России относится к категории «правительственная» (ПР), оборудование могло использоваться операторами связи только по разрешению Главного радиочастотного центра (ГРЧЦ) Федерального аген-ства связи (ФАС). В 1990-х гг. в стране появилось большое число операторов связи, использующих оборудование Radio Ethernet: Arlan и пр.

В настоящее время процедура получения разрешения на внутриофисное применение сетей стандарта 802.lib упрощена. В Москве действует ряд операторов в диапазоне 2,4...2,4835 ГГц, предоставляющих все возможные услуги связи «поверх 1Р», включая телефонию (например, RosNet). В Санкт-Петербурге в диапазоне 2,4 ГГц операторы «Квантум», ЗАО «ПТС», ОАО «Северо-Западный Телеком», ЗАО «Петерстар» обеспечивают услуги с использованием оборудования стандарта 802.11b. Из-за ограниченности доступной полосы частот возможности диапазона 2,4 ГГц быстро были исчерпаны. Поэтому потребовался переход в более высокочастотный диапазон для получения большей полосы частот. Стандарт 802.11 стал отправной точкой для разработки ряда технологий, сходных по организации протоколов, но для которых высокие скорости передачи информации не требовались. Это стандарт 802.15.1, известный как Bluetooth, обеспечивающий скорость передачи 722 кбит/с в радиоканале, стандарт 802.15.4, разрабатываемый альянсом Zig Bee со скоростями 20, 40 и 250 кбит/с. Перечисленные стандарты ориентированы, прежде всего, на решение специфических задач связи оборудования различного назначения внутри дома, где основными критериями качества являются низкое энергопотребление, малая стоимость устройств, способность к самоорганизации маршрутов в совокупности устройств. Здесь следует отметить такие программы, как Home RF, Zig Bee, в рамках которых разрабатывались средства домашней и внутриофисной радиосвязи для подключения датчиков, сенсоров, управляющих систем дома или офиса в единую сеть, функционирующую надежно независимо от расположения элементов системы. Появилась и начала коммерческое развитие технология маршрутизации «Ad Нос» (АН-технология), в которой не выделяются специальные устройства-маршрутизаторы. Роль коммутаторов-ретрансляторов выполняют все входящие в сеть приемопередающие устройства. В это время впервые в радиосвязь вошла технология компьютерных сетей Ethernet, которая на сегодняшний день уже является неразрывным целым с сетями радиодоступа. Нынешнее состояние и будущее систем радиодоступа невозможно представить без протокола Ethernet. Фактически он стал протоколом межсистемного взаимодействия на MAC и LLC уровнях открытых информационных систем (OSI). В системах третьего поколения берут начало способы передачи информации (например, речь, данные, видеоизображения) с использованием пакетной коммутации, как сейчас говорят связисты - «поверх 1Р». Многие современные специалисты считают, что IP - это новый вид среды передачи. Протоколы IP изначально позволяли осуществлять связь с заведомо худшим качеством, чем синхронные проводные системы. Однако со временем они совершенствовались и в настоящее время даже специалисту трудно определить установлено, например, телефонное соединение по синхронной сети (традиционный проводной вариант со скоростью 64 кбит/с) либо по IP-сети с использованием протокола Н.323 и поддержкой качества обслуживания (QoS). Итак, третье поколение систем радиодоступа дало начало активному использованию компьютерных технологий передачи информации и конвергенции (смыкания) их с традиционными способами передачи. Особым продуктом, имеющим компромиссную реализацию с точки зрения протоколов обмена, стали системы с диапазоном 3,4...4,2 ГГц и до сегодняшнего дня занимающие специфический участок рынка систем радиодоступа.

Также системы были направлены на предоставление услуг передачи данных и речи с присоединением к телефонным сетям общего пользования - ТфОП и сетям передачи данных общего пользования - СПД ОП. Несмотря на внешнюю организацию, подчиняющуюся технологиям IP и Ethernet, радиоинтерфейс организован эффективно и является синхронным. Отсутствие стандартизации систем с диапазоном 3,4...4,2 ГГц в мировом масштабе привело к огромному разнообразию в реализации радиоинтерфейсов различных производителей. Здесь, как на опытном полигоне, отрабатываются способы разделения каналов (доступа к общему каналу), частотное разделение (FDMA), временное разделение (TDMA), кодовое разделение (CDMA) и их комбинации. При разделении дуплексных каналов используется частотное (FDD) и временное (TDD) уплотнение каналов. На базе систем с диапазоном 3,4...4,2ГГц оказалось удобным строить городские сети (MAN) с полным спектром предоставляемых услуг. Это быстро привело к расширению диапазона частот для реализации уже апробированных технологий. Первоначально такое расширение диапазонов происходило за счет переноса спектра с помощью конверторов. Так, в частности, боролись с нехваткой частотного ресурса в ширине диапазона 2,4 ГГц, используя конверторы переноса спектра в диапазон 5,7 ГГц. Решения диапазона 3,4 ГГц быстро нашли применения в полосах частот 10,5 и 26 ГГц. С идейной точки зрения третье поколение систем радиодоступа дало еще одно важное направление развития технологий - создание высокоскоростных сетей распределения синхронных потоков, кратных Tl, Е1 и другим стандартным каналам, а также систем распределения телевизионных программ (MMDS и LMDS) в диапазонах частот до 26 ГГц включительно. Появление систем радиодоступа с поддержкой интерфейсов G.703 (Е1) было обусловлено стремительным ростом потребностей по присоединению к ТфОП различных систем связи, прежде всего сотовых систем и различного рода учрежденческая производственная АТС (УПАТС) и ограниченностью возможностей организации цифровых соединительных линий традиционными способами. В это время появилось оборудование фирм Alcatel, Siemens, Alvarion, Ericsson, SR Telecom и др., позволяющее решать перечисленные задачи. Системы четвертого поколения. С их помощью предполагается предоставлять широкополосные услуги передачи данных, подключения к сети Интернет, телефонии, передачи видео- и телеизображений в реальном масштабе времени, мультимедийной информации в различных организационных вариантах. Прежде всего, предполагается сначала объединить локальные зоны, а затем и целые города в единую большую «локальную» сеть, в которой будет удобно работать любому пользователю. В частности, развиваются концепции локальных зон свободного доступа к услугам связи WiFi или HotSpot и зон свободного доступа в масштабах города вне офиса WiMax. Пользователь сможет получать те же услуги связи как в любой точке города, так и своей локальной сети. Уже в системах радиодоступа третьего поколения ощущалась необходимость совершенствования радиоинтерфейсов, повышения их производительности и спектральной эффективности. Многие чаяния специалистов-разработчиков в полной мере воплотились в системах беспроводного доступа четвертого поколения. Спектральная эффективность повысилась с 0,75 до 3 бит/с/Гц и более. Это произошло за счет применения спектрально-эффективных методов модуляции и кодирования. Доступными в таких системах стали скорости до 100 Мбит/с на одну несущую. Произошла четкая классификация - структуризация систем радиодоступа. Ясно, какие системы применяют для решения задач построения «последней мили», а какие для решения задачи доступа к абоненту. Скорость в канале связи 54 Мбит/с для стандарта 802.11а и реальная до 30 Мбит/с в сочетании с ортогональной частотной модуляцией сделали удобной работу абонентов в любой точке локальной или городской сети. Происходит это из-за повышенной устойчивости сигнала с OFDM-модуляцией к замираниям и, следовательно, к возможности работы с сигналом без прямой видимости (NLOS) базовой станции (БС) или точки доступа (АР). В системах четвертого поколения в качестве технологий доступа к ресурсу общего канала используются все возможные виды разделения каналов: частотное разделение (FDMA) и его улучшенная модификация - ортогональное частотное разделение (OFDMA), временное разделение (TDMA), пространственное разделение (SDMA), кодовое разделение каналов (CDMA). Пространственное разделение служит как для передачи большего количества полезных сигналов (увеличения количества активных абонентов), так и для повышения пропускной способности соединения «абонентское устройство (АС) - базовая станция (БС)». Известные алгоритмы, предложенные и реализованные исследовательскими группами, например, BLAST, METRA реализуют технологию MIMO обработки сигналов с многими выходами (передатчиками) и многими входами (приемниками). Технология использует методы пространственно-временной адаптивной обработки сигналов, в том числе пространственно-временного кодирования и позволяет увеличить количество активных абонентов в одной полосе частот в несколько раз по сравнению с методами CDMA, TDMA и FDMA либо в настоящее время увеличить скорость передачи информации от абонента в 2...4 раза. Предусматривается и реализована возможность подавления и устранения помех от источников уже функционирующих в диапазоне частот системы радиодоступа, планируемой к применению в том же регионе. Такое свойство позволяет надеяться на решение проблемы ЭМС для систем с первичным и вторичным назначением частот, обеспечивая возможность не причинения помех и невосприимчивости к помехам. В частности, всегда возможно такое задание приоритетов в системе адаптивной обработки сигналов, что реализуемым станет динамическое распределение номиналов частот при выполнении условий и ограничений, предусмотренных разрешением на эксплуатацию сети.

Четвертое поколение (2000-х гг.)

В оборудовании четвертого поколения заметной и преобладающей становится тенденция к глобальному процессу стандартизации. Во всех странах выделен один диапазон частот, стандартизованы стыки, параметры радиоинтерфейса и другие характеристики. Такое оборудование, в частности абонентское, может выпускаться любым производителем и функционировать в любой стандартизованной сети. Процесс глобализации приводит к удешевлению производства оборудования и, соответственно, увеличению объемов продаж, как оборудования, так и услуг. Так, современные PCMCI-карты для ноутбуков и карты для компьютеров поддерживают стандарты 802.11а, 802.1 lb, 802.1 lg с учетом модификаций специфичных для Японии, США и Европы. Компании и страны, решившие пойти «своим» путем, очевидно, проиграют в борьбе за потребителя. Пример дает ситуация с носимыми и карманными компьютерами и электронными записными книжками, в составе которых такие карты установлены изначально изготовителями. Развитие интерфейсов (стыков) с сетью общего пользования (СОП) прошло от аналоговых абонентских линий до интерфейсов El, V5.1, V5.2 для телефонных сетей. Для сетей передачи данных ситуация оказалась более стабильной. Стыки с сетью передачи данных общего пользования (СПД ОП) использовались, используются и планируются к использованию стандарта Ethernet. Изменяются среда и скорость передачи. Пользовательский интерфейс также подвергся изменениям. Применять оборудование радиодоступа сейчас означает: установить абонентское оборудование, подключить к компьютеру, инсталлировать программу-драйвер, взаимодействующую на уровне Ethernet с компьютером или другим оборудованием. Программа-интерфейс пользователя интегрирована в общий пользовательский интерфейс, например, операционной системы Windows 2000, Windows ХР, Windows NT, Makintosh и др. Общей характеристикой четвертого поколения является адаптивность почти всех элементов сети и интерфейсов, а также нацеленность на удовлетворение индивидуальных нужд абонента. Дальнейшее развитие оборудования четвертого поколения планируется в направлении адаптивности на всех уровнях модели OSI, глобализации, индивидуализации и пр. Скорости, которые требуется обеспечить на одного абонента составляют до 100 Мбит/с. Оборудование, с помощью которого планируется решить указанные проблемы, относится к пятому поколению систем радиосвязи. В частности, на него возлагается полное решение проблем организации индивидуального информационного пространства для человека в его доме, офисе, на улице. В доме и офисе предполагается, что большинство задач позволит решить нарождающаяся сверхширокополосная технология радиосвязи (СШП, или UWB). В 2002 г. начат процесс стандартизации в группе 802.15.3, результатом работы которой явился стандарт 802.15.3а (оборудование корпорации Intel) с использованием сверхширокополосного сигнала, собранного из отдельных независимых частотных каналов. В настоящее время близок к завершению стандарт по традиционной сверхширокополосной (СШП) технологии, использующей субнаносекундные импульсы для передачи сообщений.

В состав радиоинтерфейса входят адаптивные антенные системы, решающие комплекс задач: борьба с замираниями, борьба с помехами, повышение скорости передачи информации, пространственное разделение сигналов. Предпосылки создания систем пятого поколения имеются в существующем оборудовании. Вне офисное оборудование (входящее в тот же терминал абонента) позволит получать информацию в движении со скоростью до 150 км/ч с переменной скоростью передачи информации. Появление такого оборудования планируется в 2005 г. Технологические и научные разработки в области радиосвязи позволяют надеяться на успешное решение всех поставленных задач и проблем.

Отличие системы мобильной связи от радиодоступа

Сегодня мало кто сомневается в том, что системы радиодоступа должны обеспечивать цифровой, а не аналоговый доступ. Беспроводная связь для абонентов сегодня обеспечивается системами мобильной связи, а также системами абонентского радиодоступа (WLL). Эти две системы выглядят подобными и, как следствие, часто путаются друг с другом. Однако, необходимые требования, применяемые к этим двум системам, существенно различаются.

Система мобильной связи

Системы мобильной телефонной связи, часто называемые «сотовыми», обеспечивают телефонию для людей в движении. Мобильный телефон -  прежде всего, предполагает соединение абонента, в то время, когда он находится далеко от дома или офиса. Основным преимуществом здесь является полное покрытие города/региона/страны. Мобильная телефонная связь должна быть доступна везде, где находится абонент - в  автомобиле, на улице или в торговом центре. Другие требования вторичны. Скромное качество речи может быть принято потребителем, который может часто говорить, находясь в шумной окружающей среде, типа улицы или автомобиля. Передача данных не очень важна. Факсимильная связь вряд ли используется. Доступ в Internet будет обеспечиваться системами будущего поколения. Важными приложениями будут обычная электронная почта и мобильный Internet. Необходимая скорость передачи данных - намного меньше, чем у настольных персональных компьютеров. Наконец, трафик на одного абонента не будет высок - около 0.02 Эрл трафика на абонента.

Система абонентского радиодоступа

Система абонентского радиодоступа, с другой стороны, служит абонентам в домах или офисах. Качество телефонных услуг должно быть, по крайней мере, столь же хорошим, как и при проводной связи. Качество речи также должно быть хорошим - абонент, выполняющий длительный сеанс связи, должен чувствовать себя удобно. Должна быть предоставлена возможность использования громкоговорящих телефонных систем, беспроводных и параллельных телефонов. Система должна также позволять использование факса, модема и поддерживать услуги переговорного пункта. Способность поддерживать скорость Internet-доступа, по крайней мере, на уровне приблизительно 64 кбит/с - это обязательное условие. Далее, поддерживаемый трафик должен быть достаточно высоким - по крайней мере, 0.1 Эрл на абонента. Кроме того, необходимо поддерживать большое число абонентов в городской среде (высокая плотность) в условиях ограниченного частотного спектра. Наконец, для системы, чтобы быть жизнеспособной, стоимость обеспечения радиодоступа должна быть меньше, чем проводная связь таких же параметров.