В сетях третьего поколения 3G, развернутых сейчас только в Европе, США и некоторых странах Азии (Япония, Тайвань, Сингапур), скорость передачи данных составляет 7,0 - 14,0мбит/сек.
Возможности сетей мобильной (беспроводной) связи поколения 4G
Южнокорейская компания Samsung Electronics на проходящем ежегодном форуме Samsung 4G Forum продемонстрировало возможность сетей сотовой связи четвёртого поколения 4G.
Для демонстрации достоинств сетей 4G использовались специально оборудованный автобус и павильон. При этом скорость передачи данных 100,0мбит/с при скорости автобуса 60,0 км/час.
Скорость передачи данных 1,0гбит/с для сотовых сетей связи четвёртого поколения 4G также не является предельной.
Специалисты компании Samsung Electronics утверждают, что при использовании мультиплексоров множественного ввода/вывода - Multiple Input Multiple Output - MIMO - можно добиться скорости передачи 3,5гбит/с.
IPv6 - IPng ''IP next generation'' (следующее поколение IP) - универсальный интерфейс четвертого поколения сетей сотовой связи четвертого поколения 4G (предположительно и 5G)
IPv6 (также называемый IPng ''IP next generation'') является новой версией широко известного протокола IP (называемого также IPv4). Как и другие современные системы *BSD, FreeBSD включает эталонную реализацию IPv6 от KAME. Так что система FreeBSD поставляется со всем, что вам нужно для экспериментирования с IPv6. Этот раздел посвящён настройке и запуску в работу IPv6.
В начале 1990-х Операторы связи стали беспокоиться о том, что быстро иссякает адресное пространство IPv4. Принимая во внимание темпы роста Интернет, имелись основные проблемы:
- Нехватка адресов. Сегодня это не такая большая проблема, так как стали применяться адресные пространства для частных сетей (RFC1918) (10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 и 192.168.0.0/24) и технология преобразования сетевых адресов (NAT - Network Address Translation).
- Таблицы маршрутов становятся чересчур большими. Это всё ещё является проблемой сегодня.
IPv6 решает эти многие вопросы:
- 128-бит адресный пакет. Это означает плотность примерно в 6,67 · 1027 адресов IPv6 на квадратный метр поверхности Земли.
- Маршрутизаторы будут хранить в своих таблицах только адреса сетей, что уменьшает средний размер таблицы маршрутизации.
Имеется также множество других необходимых особенностей IPv6, таких, как:
- Автоматическая настройка адреса.
- Групповые адреса (''один к нескольким из многих'').
- Обязательные адреса множественной рассылки.
- IPsec (IP security - безопасный IP).
- Упрощённая структура заголовка.
- Мобильный IP.
- Взаимодействие IPv6 с IPv4
Предполагается, что коммерческая эксплуатация сотовых сетей четвёртого поколения 4G начнётся активно в 2012 году.
Главное отличие сетей четвертого поколения 4G от предыдущего, третьего поколения 3G, заключается в том, что технология 4G полностью основана на протоколах пакетной передачи данных, в то время как 3G объединяет в себе передачу речевого трафика и пакетов данных. Международный союз электросвязи сектор телекоммуникаций (МСЭ-Т) определяет технологию 4G как технологию беспроводной телекоммуникации, которая позволяет достичь скорости передачи данных до 1,0гбит/с в условиях движения источника или приемника и до 100,0мбит/с в условиях обмена данными между двумя мобильными устройствами.
Передача данных в сетях 4G осуществляется по протоколу
IPv6 (IP версия 6) - для широкополосных высокоскоростных систем передачи пакетов данных.
Это заметно облегчает взаимодействия телекоммуникационных сетей, особенно если они разных типов. Для обеспечения необходимой скорости используются частоты 40,0гГц и 60,0гГц.
Создатели приемопередающего оборудования для 4G применили испытанный в цифровых сетях прием - технологиюмультиплексирования с ортогональным разделением частот - OFDM. Такая методика манипулирования сигналом позволяет значительно "уплотнить" данные без взаимных помех и искажений.
При этом происходит разбиение частот с соблюдением ортогональности:
максимум каждой несущей частоты приходится на тот момент, когда соседние несущие частоты имеют нулевое значение. Этим исключается их взаимодействие, а также более эффективно используется частотный спектр - не нужны защитные ("противоинтерференционные") интервалы.
Для передачи сигнала применяется одна из самых распространенных схем модуляции - квадратурная фазовая манипуляция (со сдвигом фазы) -QPSK - Quadrature PSK, с помощью которой передается бóльший объем информации или схема, в которой объединяются схемы фазовой и амплитудной модуляции - квадратурная амплитудная модуляця - QAM.
Квадратурная амплитудная модуляция QAM - более современная схема, позволяющая получить максимум из пропускной способности канала.
QAM используется в стандартных модемах, обеспечивающих скорость передачи данных 9,6кбит/с.
Конкретный тип модуляции выбирается в зависимости от требуемой скорости и условий приема. Сигнал разбивается на определенное количество параллельных потоков при передаче и собирается в единый поток на приеме.
Для уверенного приема и передачи на сверхвысоких частотах планируют применять так называемые адаптивные антенны, которые смогут подстраиваться под конкретную базовую трансиверную станцию BTS. Но в условиях города таким антеннам в определении правильного направления могут помешать замирания сигнала и его искажения, возникающие в процессе распространения.
Особенность ортогональной частотной модуляции OFDM - устойчивость к "замираниям" сигнала (для разных типов модуляции есть свой запас на замирания), работа антенн в условиях отсутствия прямой видимости, что не мешает приему сигналов мобильными станциями MS, как это наблюдается в системах второго поколения - GSM.
Недостатки ортогональной частотной модуляции ODFM - чувствительность к искажениям и высокая требовательность к качеству электронных схем.
В Европе также готовятся к запуску первые сети мобильной связи четвертого поколения 4G. О своем участии в проекте LTE (Long-Term Evolution) заявили крупные европейские операторы T-Mobile International, Orange и Vodafone Group, а также производители мобильного оборудования Alcatel-Lucent, Nokia Siemens Networks, Nortel Networks и Ericsson.
В коммерческую эксплуатацию первые сети четвертого поколения будут запущены в 2010-2012 годах. Эксперты полагают, что к этому сроку можно развернуть сети 4G, но зоны покрытия базовых станций будет скорее "очаговыми".
Специалисты уверены, что вряд ли услуги 4G станут популярными у европейских пользователей в ближайшие годы. После запуска первых сетей третьего поколения 3G в Европе, они используются менее чем на 50,0% своих возможностей.
Аналитики связывают непопулярность у пользователей систем 3G с завышенными тарифами на услуги этой связи. В успехе внедрения технологий 4G будет играть ценовая политика европейских Операторов связи. Далеко не все пользователи заинтересованы в услугах Интернет - большинству нужна обычная телефонная связь (речевые и текстовые сообщения). Учитывая проблемы 3G, существенное влияние технологий связи четвертого поколения 4G на рынок телекоммуникационных услуг в Европе станет заметным лишь к 2020 году.
Сейчас в США Оператор мобильной связи Nextel рассматривает возможность отказаться от 3G в пользу системы 4G компании Flarion.
Проверка жизнеспособности 4G охватит 150 базовых трансиверных станций BTS в крупнейших городах юга Америки. Испанская Telefonica не отказывается от внедрения сетей третьего поколения, а только ограничивает масштабы их применения для того, чтобы сконцентрироваться на "прыжке" через одно поколение.
На пути введения в эксплуатацию сетей 4G есть ряд проблем:
- Первая: на рынке практически нет мобильных абонентских устройств, обеспечивающих связь с системами четвертого поколения.
Мобильные телефоны поколения 4G, если бы и существовали, потребляли бы слишком много энергии и не могли бы долго работать на аккумуляторах (подобные проблемы есть и у мобильных телефонов поколения 3G).
- Вторая: скоростной доступ в Интернет и видеосервисы потребуют больших по размеру и более качественных дисплеев, чем те, которые встроены в мобильные телефоны сегодня.
- Третья: главная проблема - капиталовложения в развертывание сетей четвертого поколения должны быть намного больше, чем в технологии 2G и в системы 3G. Быстрая экономическая отдача от реализации проектов четвертого поколения 4G проблематична.
Производители предлагают объединить технологии 4G сетей сотовой связи и беспроводные широкополосные сети WMAN. В разных ситуациях пользователь будет иметь возможность выбирать наиболее подходящие способы подключения.
Но в любом случае в основном варианте использования 4G, технология
Wi-Fi получит сильного конкурента.
Новые возможности в передаче огромных объемов пакетов данных, которые предоставляются технологиями 4G, уже сейчас заставляют поставщиков мобильного оборудования задуматься о расширении своего бизнеса.
Если сегодня основным товаром на этом рынке являются мелодии и простенькие игры, то появление 4G сделает намного более актуальным мобильное телевидение - video-on-demand - VOD - "видео по запросу", "продвинутые" игры и т.п.
Благодаря 4G станут возможны мобильные видеоконференции (видеочаты) и сети подвижной связи PTP (P2P) - Peint-to-Point - двухточечный (точка-точка).
По прогнозам исследовательской компании Screen Digest, к 2011 году во всем мире будет 140,0 млн пользователей сервисов мобильного телевидения. Ежегодный совокупный доход этого рынка в Европе через пять лет достигнет 4,7 млрд. евро. Аналитики полагают, что потенциально сервисы мобильного ТВ могут приносить гораздо бóльшие доходы, чем игры и музыка для мобильных телефонов.
Объем рынка мобильных игр в настоящее время составляет порядка 1,6 млрд. евро, причем 50% из этой суммы приходится на Южную Корею и Японию.
К 2011 году этот рынок увеличится ненамного - до 2,0 млрд. евро. Причиной столь незначительного роста специалисты Screen Digest называют стремление Операторов сотовой связи сфокусироваться на музыкальных и телевизионных сервисах, а не на играх.
На рынке музыкального мобильного оборудования в течение следующих пяти лет, напротив, ожидается взрывной рост. Объем рынка в сравнении с 2007г увеличится в 8 раз и составит 1,5 млрд. евро. Одним из основных факторов роста станет доступность сервисов, которые предлагают пользователям не только аудиотреки, но и сопутствующие сервисы. В 2011 году большинство музыкальных композиций пользователи будут, как и сегодня, загружать в мобильные телефоны с персональных компьютеров.
