Беспроводная технология 4G
Обычно высокоскоростными подключениями к Интернету многие из нас пользуются в собственном доме, в офисе или даже в местном Интернет-кафе. Однако в пути эти подключения оказываются не доступными. В тоже время четвертое поколение мобильной связи – 4G – обещает обеспечить нас реальным мобильным широкополосным доступом в сеть даже в пути.
Но сначала, давайте обратимся к справочникам. 4G – это короткое название беспроводных сетей четвертого поколения. Это этап мобильной связи, который принесет на мобильные устройства такие вещи, как голосовое общение по IP, бмен данными, игровые сервисы и высококачественное потоковое мультимедиа на скоростях, близких к кабельным. 4G – это наследник беспроводных сетей 2G и 3G, где первая сеть олицетворяет переход от аналоговой передачи к цифровой, и также олицетворяет первый приход на мобильные таких сервисов, как SMS и email. В свою очередь вторая сеть относится к появлению таких вещей, как глобальный роуминг и, конечно же, к повышенным скоростям передачи данных.
Относитесь к поколениям беспроводных сетей как к наборам полезных сервисов, которые по мере доступности становятся все богаче и все быстрее. Использующиеся сегодня нами сети 3G позволяют просматривать потоковое видео, скачивать музыку и файлы и просматривать веб на средних скоростях скачивания от 600Кбит/сек до 1,4Мбит/сек. В сетях же 4G вы сможете делать все то же самое, но на гораздо более высоких скоростях. При этом повышенные скорости откроют двери и для новых приложений и сервисов.
Существует ряд стандартов и технологий, касающихся каждого поколения беспроводных сетей – GSM, cdmaOne, GPRS, EDGE, CDMA2000, UMTS (также называемый 3GSM), HSDPA и другие. По практическим соображениям мы не станем подробно останавливаться на технической стороне каждого из этих стандартов, и вместо этого перейдем к тому, что нас действительно сегодня интересует – к 4G.
Стоит отметить, что в настоящее время союз ITU (International Telecommunication Union) еще не утвердил набор стандартов для 4G. Однако на его роль уже предлагается парочка конкурирующих технологий – LTE и WiMAX. Многие провайдеры зачастую используют термин 4G для описания предлагаемых сейчас технологий, иногда даже искажая при этом действительность. Однако текущие реализации 4G по большей части относятся к pre-4G, т.к. они не полностью удовлетворяют скоростным требованиям 4G – в 1Гбит/сек для стационарного приема и в 100Мбит/сек для мобильного.
Помимо скоростей, для квалификации сети как 4G она должна удовлетворять и ряду других принципов. Вкратце, сеть должна быть чрезвычайно спектрально эффективной, должна динамически распределять и использовать свои ресурсы для поддержки бОльшего одновременного числа пользователей на ячейку, должна предлагать высокое качество обслуживания для поддержки следующего поколения мультимедиа и должна быть основанной на коммутируемой сети all-IP.
LTE
Стандарт Long-Term Evolution (LTE) рассматривается многими, как естественный наследник текущих технологий 3G. Частично это связано с тем, что он обновляет сети UMTS до значительно более высоких скоростей передачи данных, как на скачивании, так и на закачке. Спецификация предусматривает пиковую скорость скачивания на уровне в 100Мбит/сек, а закачки – в 50Мбит/сек. Однако в тестах реального мира скорости передачи данных, скорее всего, будут находиться в районе 5-12Мбит/сек на скачивании и 2-5Мбит/сек на закачке.
В целом стандарт LTE разрабатывается консорциумом 3rd Generation Partnership Project (или 3GPP) как восьмой выпуск того, что с 1992 года эволюционирует из семейства стандартов GSM.
LTE предусматривает два фундаментальных аспекта. Первый аспект заключается в том, что технология, наконец-то, оставляет позади коммутируемые сети своих GSM-корней и переходит на сетевую архитектуру all-IP. Это значительный сдвиг, которой в самой простой терминологии означает, что LTE будет обрабатывать все, что передает, включая голос, и данные. Другой же аспект заключается в использовании технологии MIMO (или множества антенн как на приемной, так и на передающей сторонах) для улучшения производительности связи. Такая система может использоваться как для увеличения пропускной способности, так и для снижения уровня помех.
Многие общеизвестные глобальные операторы и компании мобильной связи рассматривают LTE как наиболее вероятную кандидатуру на роль 4G. В частности к таким компаниям относятся Vodafone, Orange, T-Mobile, LG Electronics, Ericsson, Nokia, Siemens, NTT DoMoCo и другие. В США компания Verizon Wireless заявила, что собирается коммерциализировать свою сеть LTE в четвертом квартале 2010 года, накрыв при этом ей примерно 100 миллионов людей. В свою очередь компании AT&T и T-Mobile заявляют, что начнут разворачивать свои LTE-сети в 2011 году. Пока же обе компании перешли на HSPA 7.2, а T-Mobile уже с этого года планирует разворачивать сеть HSPA+. Теоретически эти сети поддерживают скорости в 7,2 и 21Мбит/сек соответственно. Однако в условиях реального мира они лишь чуть-чуть быстрее, чем большинство сетей 3G.
Причина серьезной поддержки LTE со стороны беспроводной индустрии лежит в относительной простоте перехода текущих сетей 3G на LTE (по сравнению с внедрением WiMAX). Для LTE требуется создать меньше базовых сетевых станций, да и проникновение в здания в спектре 700MHz, используемом в LTE, происходит лучше. Однако разворачивание WiMAX уже началось и продолжается, тогда как формальный дебют LTE должен состояться лишь через несколько месяцев.
WiMAX
WiMAX – это стандарт беспроводного широкополосного доступа, который основан на стандарте IEEE 802.16. Как видно из названия, WiMAX может считаться расширением стандарта Wi-Fi, разработанным для обеспечения широкого диапазона устройств (от лэптопов до смартфонов) высокоскоростным мобильным доступом в Интернет. Текущая реализация WiMAX основана на спецификации 802.16e, которая в 30-ти мильном диапазоне (48,27км) теоретически предлагает скорости передачи до 70Мбит/сек.
Но опять же “теоретически” является здесь ключевым словом, т.к. WiMAX как и другие беспроводные технологии может работать либо на высоких скоростях, либо на больших дистанциях. Но не вместе. Так, создаваемые в США сети WiMAX обеспечивают в среднем скорости в 3-6Мбит/сек, с максимумами до 10Мбит/сек. При этом, как и LTE, WiMAX поддерживает технологию MIMO, и поэтому дополнительные антенны могут увеличить потенциальную пропускную способность.
Единого глобального частотного диапазона для WiMAX не существует. Однако существует три отдельных – 2,3GHz, 2,5GHz и 3,5GHz. Так в США крупнейший сегмент WiMAX работает на 2,5GHz и предоставляется в основном провайдером Clearwire.
В плане общей доступности частотного диапазона 4G для разворачивания своих сервисов, Clearwire обладает в несколько раз большими возможностями, чем конкуренты с диапазона 700MHz. Однако это не очень волнует компании Verizon и AT&T, т.к. они при необходимости могут переназначить под LTE текущие диапазоны сервисов 2G и 3G.
Более того, как уже упоминалось ранее, диапазон 700MHz, который планируют использовать Verizon и AT&T, обладает значительно более высокой проникающей способностью в здания, чем сигнал 2,5GHz той же мощности. Некоторые эксперты заявили, что стандарт 700MHz потребует в четыре раза меньше базовых станций, чем сети 2,5GHz при равном покрытии.
Как вы, наверное, уже догадались, промышленные игроки, стоящие за технологиями 4G, отражают историю каждого стандарта. Если крупнейшими поставщиками LTE в основном являются телекоммуникационные компании и производители мобильных устройств, то WiMAX поддерживают такие компании, как Intel, Cisco и Google. Однако следует заметить, что многие компании (вроде Nokia и Motorola) являются членами обоих лагерей с различными уровнями вовлечения.
Так до реального 4G еще далеко?
Как мы уже упоминали выше, ни WiMAX ни LTE пока не рассматриваются союзом ITU как технология 4G. Как определено в семействе стандартов IMT Advanced, чтобы стать 4G, данные технологии должны обладать пиковыми скоростями примерно в 100Мбит/сек на устройствах высокой мобильности (вроде сотовых телефонов) и примерно 1Гбит/сек на стационарных устройствах (вроде домашнего модема 4G).
Подобно тому, как стандарт 2,75G EDGE (разработанный для многократного увеличения скоростей передачи данных по сравнению с 2G GPRS) был внедрен до 3G, текущие реализации WiMAX и LTE по большей части рассматриваются как временные решения, которые обеспечивают значительное увеличение скоростей, тогда как WiMAX 2 (основанный на спецификации 802.16m) и LTE Advanced рассматриваются как конечные решения. Обе технологии нацелены на принятие со стороны ITU, но обе пока также слишком далеки от окончательной реализации.
В США компании T-Mobile и AT&T перешли на UMTS и различные разновидности HSDPA/HSUPA, тогда как компании Sprint Nextel и Verizon Wireless поддерживают сети EV-DO. Скорости скачивания варьируются от провайдера к провайдеру и зависят от ряда факторов, но в среднем составляют 600-1400Кбит/сек.
Компания Sprint, однако, предпочла пойти по пути WiMAX. И хотя до “реального” 4G ей еще далеко, уже сейчас ее сети Clearwire WiMAX обеспечивают скорости в 3-6Мбит/сек.
По нашим предположениям, в обозримом будущем сетевые операторы будут поддерживать свои сети 2G и 3G, и также будут обеспечивать узкополосный доступ в Интернет при приемлемой зоне покрытия. В свою очередь сети WiMAX и LTE изначально будут развернуты как дополнение с более высокой скоростью передачи данных. И многорежимные мобильные устройства (как, например, EV-DO/WiMAX и HSPA/LTE) будут обеспечивать пользователей лучшими качествами обоих сетей. Тогда как операторы параллельно будут строить свои сети 4G.
Продукты с 4G и доступность сетей 4G (для рынка США)
Крупнейшим провайдером WiMAX в США в настоящее время является Clearwire. Сервис Clear от Clearwire доступен сейчас на 30-ти рынках и накрывает такие крупные города, как Атланта, Лас-Вегас, Портленд и Хьюстон. К концу года компания планирует расширить свое покрытие на 80 крупнейших рынков, дотянувшись до сотен миллионов потенциальных пользователей. Также Comcast, Sprint и Time Warner Cable выступают как оптовые провайдеры, продающие доступ к той же базовой сети WiMAX.
На доступ в сеть Clear предлагает несколько тарифных планов, включая несколько без-контрактных вариантов. В частности цена безлимитного тарифного плана Home Internet начинается с $30 в месяц, тогда как цены мобильного плана Mobile Internet начинаются с $40. В свою очередь комбинационный план доступен за $55. Любители дорог также могут воспользоваться двухрежимным планом, предлагающим скорости сети Clearwire WiMAX, там, где она доступна, и скорости сети 3G во всех остальных местах.
Впрочем, помимо тарифного плана для доступа к 4G пользователям также необходимо и соответствующее оборудование. Самым простым способом получения 4G является USB-4G-модем, цена которого без тарифного плана начинается с $50 и достигает $225 (для WiMAX и 3G в одном устройстве). Для дома и офиса можно также купить стационарный модем, как и устройство Sprint Overdrive, которое выступает как портативный хот-спот для пяти других устройств Wi-Fi, работая в сетях Clearwire WiMAX и 3G.
Встроенную поддержку сетей WiMAX в настоящее время предлагает все большее число устройств, в число которых входят как нетбуки, так и ноутбуки, и люксовые настольные компьютеры. В частности ноутбук Lenovo ThinkPad Edge с поддержкой WiMAX можно купить примерно за $900.
Вот уже этой весной компания Sprint планирует выпустить в США первый “4G” телефон. Названный HTC EVO, этот Android-основанный телефон получит крупный 4,3” экран, 1GHz процессор Snapdragon, 512МБ оперативной памяти, 8МП камеру со вспышкой и записью видео 720p, переднюю камеру на 1,3МП и, конечно же, поддержку WiMAX. Кроме того, телефон сможет работать в сетях Sprint EV-DO Rev. A.
По другую сторону баррикад, компания Verizon планирует еще до конца года запустить сеть LTE на 25-30 рынках. Пока мы не многое можем рассказать о стоимости доступа в эту сеть и о продуктах, которые будут ее поддерживать. Однако мы знаем, что первый LTE-телефон от компании вряд ли появиться до середины 2011-го года. В тоже время, компания MetroPCS также собирается уже в этом году развернуть свою сеть LTE в различных городах США. Первый телефон для этой сети должен быть выпущен компанией Samsung.