Журнал «Компьютерра» № 24 от 27 июня 2006 года

Журнал Компьютерра

Сегодня можно утверждать, что старания сотрудников ETSI увенчались успехом. Переход к UMTS открыл европейским абонентам высокоскоростную передачу данных и множество приложений, использующих Интернет и мультимедиа. Как ожидают аналитики Forester Research, к 2010 году мобильные телефоны с 3G-поддержкой появятся у 61% европейцев, тогда как доля пользователей GPRS в той же аудитории снизится с 70% до 38%, а доля владельцев аппаратов с поддержкой исключительно GSM-формата и вовсе упадет до 1%. Да и сейчас практически все последние модели мобильных телефонов поддерживают UMTS, а в Японии и Корее количество 3G-абонентов уже перевалило за десять миллионов человек.

Основой для разработки UTMS

послужила технология радиодоступа WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), которая была выбрана ETSI еще восемь лет назад как наиболее полно реализующая на практике все заявленные мультимедийные сервисы 3G. Собственно, перспективность этой технологии была высоко оценена во всем мире. По данным Informa Telecoms & Media, абонентская база 3G-сетей стандарта WCDMA по итогам 2005 года выросла на 163,6%, то есть на 44,4 млн. человек по сравнению с 2004-м, когда WCDMA-сети обслуживали лишь 16,8 млн. абонентов. Результаты исследования подтвердили, что эта технология после многих лет скептического отношения со стороны ряда авторитетных аналитических агентств, обрела, наконец, статус стандарта не только де-юре, но и де-факто.

Сети, разработанные на базе WCDMA/UMTS, поддерживают все возможности GSM и радиоинтерфейс WCDMA, обеспечивающий передачу данных со скоростью до 2 Мбит/с на коротких расстояниях и 384 кбит/с – на дальних. WCDMA использует частотный диапазон 5 ГГц, который позволяет наладить предоставление комплекса услуг, требующих скорости от 8 кбит/с до 2 Мбит/с. А то, что сервисы на базе этой технологии можно реализовать, используя существующие сети GSM– и PDC-формата, подразумевает серьезные конкурентные преимущества из-за наиболее эффективного использования сетевых ресурсов и практически абсолютной совместимости.

Кроме того, стандарт имеет во многом «идеологический» смысл, поскольку заставляет взглянуть на сущность мобильной связи по-новому. Ведь начиная именно с WCDMA/UTMS передача голоса утратила приоритетное значение для миллионов абонентов. Операторы мобильной связи получили гораздо более широкие возможности для предоставления мало распространенных в начале 2000-х годов неголосовых сервисов: от доступа к корпоративным сетям и видеоконференций до отсылки виртуальных открыток. Впрочем, подобные бизнесы по сей день остаются в большей степени потенциально прибыльными, нежели реально востребованными.

Ну а участившиеся в последнее время случаи появления надстроек в существующих WDCMA-сетях, позволяющие в несколько раз повысить скорость передачи данных, дали аналитикам еще один повод для оптимистических высказываний и отчетов. Впрочем, на то есть все основания. «Усовершенствованный» WCDMA/UMTS, за которым закрепилась очередная труднопроизносимая аббревиатура HSDPA, стал аналогом EDGE, по сути, представляющего собой надстройку в GSM-сетях.

Что даст HSDPA?

В августе 2004 года исследовательская компания Pyramid Research выпустила отчет, посвященный анализу перспектив новой на тот момент технологии передачи данных – пакетного доступа с высокоскоростной загрузкой HSDPA. Аналитики отметили, что вендоры оборудования для сетей мобильной связи стали в массовом порядке продвигать эту технологию, подвергнув сомнению прогноз о начале коммерческой эксплуатации HSDPA-сетей не ранее 2007–08 годов. Компании привлекала простота и дешевизна развертывания оборудования на базе новой технологии. В частности, cети с оборудованием Ericsson начинали поддерживать HSDPA после установки дополнительной платы и обновления ПО, а в случае Nokia вообще лишь требовалось инсталлировать новую версию софта.

Операторы также нуждались в новых решениях по передаче данных, так как в существующих на тот момент сетях пропускная

способность была весьма непостоянной и зависела от множества внешних условий. Для того будущего, которое отводилось компаниями мобильному телефону, вроде полноценной замены присутствия в офисе, телевизора и прочих прелестей, существующего качества передачи было явно недостаточно. В результате, согласно исследованию, опубликованному организацией GSA весной 2006 года, около 70 операторов мобильной связи по всему миру заинтересованы в развертывании HSDPA-систем, и по сравнению с прошлогодним показателем их количество возросло на 40%. Также в исследовании говорится о том, что большинство из 102 операторов, предоставляющих WCDMA-сервисы, уже внедрили или внедряют HSDPA.

Упоминание HSDPA впервые появилась в пятой версии стандартов 3GPP. Технология, основанная на использовании высокоскоростного общего нисходящего канала HS-DSCH (High-Speed Downlink Shared Channel), позволила обслуживать пользователей, осуществляя мультиплексирование с кодовым и временным разделением. Это идеальный вариант для передачи прерывистого пакетного трафика в многопользовательской среде. Количество абонентских устройств, обслуживаемых такой сетью, ограничивается лишь числом физических каналов и очередей, которые способна обработать базовая станция. HSDPA лежит на трех «китах»: адаптивных схемах модуляции и кодирования QPSK и 16QAM, протоколе ретрансляции и определении очередности передачи пакетов с помощью протокола MAC-hs (Medium Access Control-high speed).

В стандартах 3GPP предусматривается три этапа развития HSDPA. На первом предполагается достичь пропускной способности 10,8 Мбит/с, внедрив в существующие сети функции вышеперечисленных «китов». Второй этап, описываемый шестой версией 3GPP, предусматривает появление нескольких технологий для обработки сигналов, что должно повысить скорость передачи данных до 30 Мбит/с.

Страны Северной и Южной Америки отдают предпочтение диапазону 850 МГц. Передача данных по HSDPA-технологии осуществляется там на всех коммерчески доступных частотах UMTS-спектра, используемых операторами связи. В европейских сетях наиболее популярен диапазон 2100 МГц. Однако ожидается, что по мере отмирания GSM-сетей, работающих на частоте 900 МГц, этот диапазон тоже станет доступным для UMTS, а значит, и для HSDPA. Как ожидается, появление дополнительной части спектра ускорит развитие технологии.

Используемый в HSDPA метод модуляции позволил впятеро повысить пропускную способность и вдвое – емкость UMTS-сети. Впрочем, на тот момент ни один из экспериментальных проектов не показывал результатов, сколько-нибудь близких к заявленным. Долгое время вместо указанной в спецификациях HSDPA скорости 14,4 Мбит/с на практике удавалось добиться максимум 700 кбит/с, да и то нечасто, из-за загруженности сетей. Главной проблемой несоответствия желаемой и действительной скорости специалисты сочли время ожидания в HSDPA-сетях. Несколько утешило энтузиастов HSDPA появление решения OSN (Optimization Service Node), позволявшего расширить передаваемые пакеты данных и за счет этого увеличить пропускную способность до 1,4 Мбит/с.

В ноябре 2005 года компания Qualcomm выпустила HSDPA-чипсет, с помощью которого была достигнута передача данных в сотовой сети со скоростью 3,6 Мбит/с. Через месяц оборудование с аналогичными показателями появилось у другого ведущего вендора отрасли – корпорации Nortel. А в текущем году были установлены очередные рекорды. В конце Nortel и Qualcomm, на сей раз в альянсе, впервые добились передачи данных через мобильный телефон со скоростью 7,2 Мбит/с. Пока, правда, это лишь лабораторные результаты. «Быстрое» оборудование еще не было использовано ни в одном коммерческом проекте.