Согласно последним исследованиям, мобильность плотно вошла в нашу обыденную жизнь, а также многими компаниями рассматривается в качестве эффективного бизнес-инструмента. Насколько это может быть оправданно и какие недостатки могут быть у данного решения?
Среди драйверов роста интереса к мобильным технологиям со стороны бизнеса можно выделить несколько основных мотивов: прежде всего это стремление сократить издержки, сделать бизнес-процессы более эффективными, а значит, в конечном итоге повысить конкурентоспособность своих услуг и продуктов.
Безусловно, подогревает интерес к мобильности тот мощный импульс, который испытывает сфера мобильных b2c-услуг и продуктов в последние десять лет. Инфраструктура мобильной связи развивается высокими темпами, доступный мобильный интернет расширяет не только ареал своего присутствия, но и кардинальным образом повышается скорость его работы. Сопутствует этому и ускоряющееся развитие рынка мобильных устройств. Решения становятся все более кроссплатформенными и обзаводятся тем функционалом, который еще недавно был присущ только офисным версиям и аналогам.
В чем же конкретные преимущества мобильных технологий в бизнесе? Практически в любой сфере деятельности сегодня особую важность приобретает скорость принятия решений на основе тех или иных данных. Мобильные устройства позволяют быть на связи всегда и везде и принимать решение так быстро, насколько это возможно. Также мобильные технологии помогают компаниям наладить эффективную работу внештатных сотрудников или сотрудников в различных регионах. Это особенно актуально для тех областей бизнеса, которые используют несколько географических регионов. Мобильные гаджеты могут практически полностью заменить рабочее место, в результате компания сэкономит на аренде офисных площадей и организации классических рабочих мест. По оценкам Gartner, около 90% компаний готовы поддерживать бизнес-приложения на устройствах, принадлежащих конечным пользователям, поскольку это позволит сократить расходы на оборудование на 40%.
Кроме этого мобильные устройства делают возможными полноценные унифицированные коммуникации: общение и взаимодействие между сотрудниками по всему миру вне зависимости от места нахождения, включая моментальные сообщения и видео. Не стоит сбрасывать со счетов интегрированное социальное пространство, а также возможность доступа ко всей необходимой для работы информации с мобильного устройства работника.
Все большую популярность приобретает движение, известное сегодня как BYOD (Bring Your Own Device), предполагающее использование личных устройств в рабочих целях. По результатам исследования Mail.ru Group, около 60% офисных работников пользуются мобильными устройствами не только для личных целей, но и для выполнения тех или иных рабочих задач.
Как это произошло? Узнав о своем грядущем увольнении, Митчелл отключил охлаждение систем корпорации и репликацию данных, а также сбросил настройки серверов. Работа компании была парализована на 30 дней. Единственный ли это инцидент? Отнюдь, все больше компаний убеждается, что построение облачной инфраструктуры, использование облачной платформы и других сервисов значительно надежнее и экономичнее.
Разумеется, возникает вопрос о том, насколько хорошо будут защищены ваши данные на стороне провайдера. Будем реалистами: абсолютной гарантии защиты не даст ни одно решение, поэтому будем оперировать вероятностью.
Шанс того, что специализированная компания-провайдер, работающая более 10 лет на рынке, допустит ряд ошибок, которые приведут к инциденту, сходному с тем, что произошел в EnerVest, значительно ниже, чем шанс такого же происшествия на стороне клиента. Действительно, в связи с этим возникает необходимость тщательного подбора провайдера, однако сегодня в России эта проблема вполне решаема.
Однако, с другой стороны, присутствуют и сдерживающие факторы.
Прежде всего, это все те потенциальные неудобства и риски, которые несет движение BYOD для ИТ-периметра компании. До сих пор не решены до конца проблемы с качеством и доступностью услуг мобильных операторов. Наконец, не будем забывать об одной из главных угроз ИТ-безопасности - человеческом факторе.
С ростом интереса к мобильным технологиям перед ИТ-службами встает задача обеспечить безопасную удаленную работу всех сотрудников в соответствии с нормативными требованиями и в удобной среде. Этого можно достичь за счет виртуализации настольных терминалов и приложений: десктопы преобразуются в виртуальные машины и централизованно размещаются в центре обработки данных. Расходы на управление каждым настольным компьютером в таком случае существенно снижаются, а условия работы пользователей становятся лучше: они получают доступ к своим рабочим столам с теми же личными параметрами и данными с любого устройства из любой точки мира.
Активно развиваются системы информационной безопасности и управления мобильными средствами связи, мобильные операторы формируют комплексные пакеты услуг по принципу «все включено», формируются все более функциональные корпоративные ЦОДы.
Надо признать, что мобильные технологии вошли в нашу жизнь и их интеграция во все большее число сфер деятельности лишь вопрос времени. Тот, кто сумеет освоить их в большем объеме, с меньшими рисками и за меньшее время, не только добьется повышения кратко- и среднесрочных показателей, но и создаст существенный задел на будущее. Было бы ошибкой рассматривать мобильные технологии на службе бизнеса как сугубо тактический прикладной прием; в глобальном смысле это то направление развития информационных услуг и продуктов, которое будет доминировать в ближайшее десятилетие.
Однако следует отметить и положительные моменты. Уровень квалификации ИТ-специалистов растет не только на местах - в целом российский рынок ИТ-консалтинга и интеграционных услуг растет.
ВОПРОСЫ ЭКСПЕРТАМ
В чем потенциальные преимущества возрастающей популярности мобильных устройств в бизнесе? Как наиболее полно реализовать их в российских условиях?
Комментирует Михаил Прибочий, генеральный директор компании Axoft:
Мобильность дает бизнесу серьезные преимущества. Однако с усилением ее проникновения в бизнес-процессы встает вопрос обеспечения безопасности, а это значит, что в ближайшее время стоит ожидать развития направления, известного как enterprise mobility management, или управление корпоративными мобильными устройствами. Мы видим, что эта тема вызывает все больший интерес как у заказчиков, так и у производителей и поставщиков услуг.
В чем же преимущества мобильности? Я бы выделил семь основных плюсов.
1. Высокие показатели продуктивности. Мобильный сотрудник имеет постоянный доступ к информационным ресурсам, корпоративным и внешним. Он самостоятельно выбирает условия труда: может работать в то время, когда ему удобно, и где удобно - дома, за городом или даже у моря. Соответственно, у него есть все возможности более продуктивно работать.
2. Скорость принятия решений. Наш опрос удовлетворенности партнеров в 2014 году показал, что важнейшим показателем работы является срок ответа менеджера на запрос партнера. Поэтому все сотрудники компании, выезжающие на встречи или в командировки (таких около 40%), имеют в постоянном пользовании дополнительное мобильное устройство. Остальные во время выездов могут использовать корпоративные ноутбуки.
3. Географически распределенные проектные команды. Мобильные платформы дают возможность организовать работу проектных команд в разных городах. Для нас это особенно важно, так как компания имеет широкую сеть представительств на территории России и СНГ.
4. Борьба за таланты. HR-подразделения разных компаний постоянно конкурируют в поисках лучших сотрудников. Мы в ряде случаев не ограничиваем себя территориальным критерием и готовы принять в свою команду наиболее талантливых вне зависимости от того, в каком регионе проживает человек - в Сибири, на Урале или в Крыму.
5. Экономия ресурсов под девизом BYOD. Со временем в России наверняка будет набирать обороты движение BYOD. Особенно там, где растет количество мобильных бизнес-пользователей. Это регионы с высоким уровнем жизни и широкополосным интернетом. Уже сейчас почти все сотрудники московского офиса нашей компании используют свое личное мобильное устройство - прежде всего смартфон - в рабочих целях: для поиска информации, для доступа к почте или связи с партнерами. Могу предположить, что эта тенденция будет только усиливаться.
6. Быстрый social media marketing (SMM). Наличие мобильной связи позволяет ускорить взаимодействие компании с аудиторией посредством соцмедиа. Одно краткое сообщение за считаные секунды попадает в новостную ленту сотням тысяч подписчиков и может распространяться с невероятной скоростью.
7. Понять потребности и поведение потребителей. Меняется модель взаимодействия с клиентом, поскольку он тоже становится «мобильным». Нам как поставщику важно находиться с потребителем в единой среде и говорить с ним на одном языке.
Каков Ваш прогноз доли офисных работников, которые в ближайшем будущем (1-3 года) будут использовать BYOD?
Я бы не стала ограничиваться только офисными работниками, так как уже есть достаточно примеров, когда и производственные служащие используют свои мобильные телефоны. Например, для того чтобы получать информацию о своем расчетном листке или отметить свое местонахождение. Хотя для этого типа работников чаще используются специальные устройства.
Понятие «доли офисных работников» мне кажется немного общим, если не указывать, к каким приложениям офисные работники имеют доступ со своих мобильных устройств (то есть BYOD). Если это только почтовые сервисы, то около 80% мобильных сотрудников имеют доступ к корпоративной почте со своих личных устройств. Похожая ситуация с корпоративными портами, интранетом, корпоративными соцсетями. Однако если речь идет о критически важных для бизнеса приложениях, то компании реже предоставляют к ним доступ с личных устройств. Например, доступ к CRM-системам, в которых содержится информация о клиентах, часто осуществляется выездным персоналом через корпоративные устройства. В целом не более 30% российских компаний поддерживали BYOD год назад. Думаю, что сейчас их число выросло, но не значительно. Среди тех, кто активно использует BYOD в России, подразделения глобальных компаний, где эта практика гораздо больше распространена.
Какую роль аналитики отводят применению мобильных технологий российским бизнесом? Чем сценарий их использования будет отличаться от западноевропейского и американского опыта?
Отвечает Елена Семеновская, директор IDC по исследованиям в России:
Мобильность - очень важный тренд сегодня, это одна из тех технологий развития, которые меняют деятельность компаний и позволяют повышать эффективность работы служащих. Российский бизнес немного отстает, но сценарии использования не сильно отличаются. Для нас очень перспективными являются сценарии использования мобильного ТОРО (техобслуживания и ремонта оборудования), поскольку страна большая и есть много инфраструктурных объектов, работу которых надо инспектировать. Все типы ремонта и обслуживания заказчиков - очень перспективные направления развития мобильности в корпоративном сегменте, так как дают очевидные результаты. В В2С и G2C у нас также активно развиваются мобильные решения, большое количество приложений можно скачать и приобрести в AppStore или Google Play. У нас немного другая очередность внедрения по отраслям, например, в секторе здравоохранения это происходит медленными темпами, но в целом мы движемся в том же направлении.
Передача информации по радио имеет очень давнюю историю - начало было положено еще в XIX в. Особенно интенсивно эта технология развивается последние 30 лет. В статье рассматривается поэтапное развитие сетей сотовой связи.
1G
Системы первого поколения (1G, 1981 г.) были аналоговыми, реализованными на достаточно надёжных сетях, но с ограниченной возможностью предложения услуг абонентам. Кроме того, они не позволяли осуществлять роуминг между сетями, т. е. абоненты с одной SIM-картой не могли получать услуги в сетях разных операторов. К системам первого поколения относятся: AMPS и NMT, которые были позднее практически полностью вытеснены стандартом GSM. Минусы - отсутствие безопасности (канал легко прослушивался), трудности с роумингом, малая емкость, большая дальность действия (около 30 км), что в условиях мегаполиса является недостатком, затрудняющим переиспользование частот.
2G
Системы мобильной связи второго поколения (2G, 1991 г.) являются цифровыми. Они привнесли существенные преимущества с точки зрения предложения абонентам усовершенствованных услуг, повышения емкости и качества. Наиболее распространенным стандартом этого поколения является GSM (изначально Groupe Special Mobile, позже переименована в Global System for Mobile Communications - «глобальная система мобильной связи»). Возросшая потребность в беспроводном доступе в Интернет привела к дальнейшему развитию системы 2G. Так появилась система, называемая 2.5G (2000 г.). Примером технологии 2.5G является GPRS (General Packet Radio Services - «пакетная радиосвязь общего пользования») - стандартизованная технология пакетной передачи данных, позволяющая использовать оконечное устройство мобильной связи для доступа в Интернет. Позже была внедрена технология EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), что позволило повысить скорость передачи данных до сотен килобит в секунду. Другим появившимся в данном стандарте сервисом является SMS (услуги службы коротких сообщений).
Стандарты 2G на протяжении многих лет были основными при построении систем мобильной связи. Именно GSM дала большой толчок к появлению сетей сотовой связи по всему миру. Однако со временем набор услуг, которые могли предложить стандарты 2G, оказался недостаточным. Кроме того, применяющиеся в данном стандарте технологии передачи данных перестали удовлетворять пользователей сети по скорости.
3G
Перечисленные выше факторы привели к появлению систем третьего поколения (3G, 1999 г.), которые позволяют осуществлять связь, обмен информацией и предоставлять различные развлекательные услуги, ориентированные на беспроводное оконечное устройство (терминал). Развитие подобных услуг началось уже для систем 2G, но для поддержки этих услуг система должна располагать высокой емкостью и пропускной способностью радиоканалов, а также совместимостью между системами, чтобы предоставлять прозрачный доступ по всему миру. Примером системы 3G является UMTS (Universal Mobile Telecommunications System - «универсальная система мобильной связи»). Данный стандарт позволяет предоставить абонентам скорости передачи данных до 2 Мбит/с. Технология HSDPA (3.5G) дает скорость уже до 14 Мбит/с. Таким образом, пользователи сети могут получать широкий перечень мультимедийных услуг (высококачественное видео, игры, загрузка файлов больших объемов). Однако даже такая скорость передачи данных будет удовлетворять потребности пользователя сети лишь до определенных пределов. В связи с этим началась разработка стандарта четвертого поколения, который позволит снять верхний предел на долгое время. На рисунке 1 показаны максимальные скорости для разных технологий сотовой связи GSM.
Таким образом, менее чем за 30 лет технологии сотовой связи прошли огромный путь. Теперь абонент уже не ощущает географической привязанности и может пользоваться высококачественными телекоммуникационными услугами, где бы он ни находился. Произошло изменение основной идеи, состоялся поворот от сетей для передачи голоса к сетям для передачи данных, а передача голоса стала всего лишь одним из сервисов сети передачи данных.
Уже в ближайшие пять лет реализация концепции «Интернета сервисов» может превратить рынок сервисов M2M (Machine-to-Machine, межмашинное взаимодействие) из второстепенного для операторов связи в ключевой, каким для них сейчас является рынок голосовых услуг.
Рынок M2M сегодня
Под рынком M2M в настоящее время понимается преимущественно рынок беспроводных мобильных устройств, оснащённых SIM-картами и предназначенных для передачи телеметрической информации без участия человека.
Согласно оценкам компании Berg Insight, в 2014 г. число беспроводных M2M-подключений в мире превысило 200 млн. Цифра весьма скромная по сравнению с общим количеством подключенных абонентских устройств. Российский рынок беспроводных M2M-подключений насчитывает, по данным МТС, около 6 млн SIM-карт, из которых более 60% установлено на транспортных средствах для контроля их местоположения, учета расхода топлива, реализации услуг «умного страхования» и т. п.
Ключевыми проблемами, сдерживающими продвижение услуг М2М на рынке России, бизнес-потребители считают их высокую стоимость, низкую скорость соединения и нестабильность соединения. Эти факторы в качестве определяющих при принятии решения о подключении к услуге называют соответственно 59, 45 и 20% пользователей услуг М2М (данные J’son & Partners Consulting).
M2M и IoT - в чем разница?
Все прогнозы о «взрывном» росте количества M2M-подключений основываются на новой концепции M2M - «Интернете вещей» (Internet of Things, IoT), являющейся частью более общей концепции «Интернета сервисов» (Internet of Services, IoS). Понятие «M2M-устройство» охватывает как традиционные проприетарные средства телеметрии и телеуправления (к которым можно отнести подавляющее большинство используемых сейчас устройств M2M, включая сетезависимые беспроводные), так и независимые от сетей и приложений устройства IoT. А устройства «Интернета вещей» - это только устройства, имеющие возможность через свободное IP-подключение (на физическом уровне, как правило, Wi-Fi) взаимодействовать с различными системами телеметрии и телеуправления, реализованными как облачные и/или онлайн-сервисы. То есть «Интернет вещей» - это облачные телеметрия и телеуправление.
Облачные системы способны обеспечить сколь угодно детализированное оптимизационное управление сколь угодно широкой номенклатурой объектов управления, причем не только объектами в целом («умный дом», «умный автомобиль» и т. п.) и их системами (энергоснабжения, освещения, кондиционирования и т. д.), но и отдельными элементами этих систем, вплоть до отдельной лампочки в системе освещения. Эта особенность является причиной большого разброса в прогнозных оценках количества таких устройств: количество «умных лампочек» и других компонентов управляемых объектов действительно может достигать десятков и сотен миллиардов (в некоторых прогнозах - триллионов).
Требования IoT-устройств к сетям связи
Для реализации концепции «Интернета сервисов» необходима унификация всего разнообразия сетей доступа и домашних/локальных сетей на базе стека протоколов IP и переход абонентов от использования проприетарных абонентских устройств, сенсоров и контроллеров к выполненным в идеологии «Интернета вещей» сенсорам и исполнительным устройствам со свободным сетевым доступом к ним. Для оператора связи основные отличия устройств IoT от умных абонентских устройств состоят в потенциально существенно большем количестве первых, на порядки меньшем объеме трафика в расчете на одно устройство, но при этом в более высоких требованиях к качественным характеристикам. В число таких характеристик входят: доступность канала, задержка сигнала в канале, уровень информационной безопасности, необходимая мощность излучения (соответственно, длительность автономной работы устройств). Для телеметрических IoT-устройств больший вес имеют качественные (доступность, безопасность), а не количественные (емкость) характеристики канала. На рисунке 2 показаны области требований различных сервисов к сетям передачи данных. Так, для критичных сервисов телеметрии и телеуправления доступность канала связи с сенсорами и исполнительными устройствами должна достигать 99,999%.
Краткое описание различных технологий передачи данных в сотовой связи GSM, применяемых в М2М в настоящее время
CSD и HSCSD
Изначально сети стандарта GSM предусматривали пакетную передачу данных по коммутируемым соединениям. Этот сервис назывался CSD (Circuit Switched Data). Максимально возможная скорость передачи данных для CSD составляла не более 9,6 кбит/с. Такой скорости было достаточно для реализации услуги передачи факсов (низкого разрешения) и небольших объемов данных.
С ростом интереса к услуге передачи данных через сотовые системы связи технология CSD была усовершенствована, и в сетях сотовой связи началось применение технологии HSCSD (High Speed Circuit Switch Data - «высокоскоростная передача данных по коммутируемым соединениям»). Максимальная скорость передачи данных была увеличена до 57,6 кбит/с. Это позволяло передавать файлы больших размеров (сотни килобайт) и факсы высокого разрешения.
В сервисах СSD и HSCSD тарификация осуществлялась по времени, затраченному на передачу данных. Стоимость трафика была велика и равнялась стоимости голосового трафика. Таким образом, эта технология практического интереса не представляла.
Технология передачи данных по коммутируемым соединениям имеет существенный недостаток: необходимость устанавливать соединение на все время сессии абонента, при этом использование канала составляет менее 50%. Таким образом, сервисы СSD и HSCSD не позволяют эффективно использовать ценные радиоресурсы.
Решением этой проблемы стал пакетный способ передачи данных. При этом для всех абонентов, которым необходима услуга передачи данных, предоставляется общий ресурс в соте, который используется ими по необходимости и именно тогда, когда они передают данные, а в моменты простоя этот ресурс используется другими абонентами. Этот способ распределения ресурсов гораздо экономнее, но возможны коллизии, когда все ресурсы канала заняты и для получения услуги надо подождать. Для подавляющего большинства М2М/IoT-устройств задержка не является критичной.
GPRS
Первой технологией передачи данных в системах сотовой связи с пакетной коммутацией стала GPRS. Эта технология позволяет достигать скорости передачи данных до 171 кбит/с, чего уже достаточно для просмотра средних интернет-страниц и обмена небольшими файлами (сотни килобайт–мегабайт) в сети. Технология GPRS создала мощную основу и дала большой толчок для развития технологий передачи данных в сетях сотовой связи. Элементы, появившиеся для GPRS, продолжают использоваться и для технологии EDGE, и для сетей 3G, а общие принципы перенесены даже на сети четвертого поколения. Таким образом, технология GPRS стоит в самом начале длинной цепочки технологий пакетной передачи данных. Характерной особенностью является задержка в единицы секунд между посылкой запроса на сайт и получением ответа.
EDGE
EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution - «технология передачи данных сетей стандарта GSM») стала развитием GPRS. GPRS поддерживает максимальные скорости передачи данных до 171 Кбит/с. В действительности GPRS предоставляет скорости передачи данных около 50–60 Кбит/с и задержкой около 150 мс. EDGE поддерживает скорость передачи данных до 384 Кбит/с. Дабы подчеркнуть то, что различия между системами EDGE и GPRS незначительны, эту технологию еще называют EGPRS (Enhanced GPRS - улучшенный, расширенный GPRS). Улучшения достигнуты благодаря использованию нового способа (8-PSK) модуляции сигнала на радиоинтерфейсе между мобильной (МС) и базовой (БС) станциями. При такой модуляции с помощью одного элемента сигнала в радиоэфире передается не один, как это было в GPRS, а сразу три информационных бита. Благодаря этому более эффективно используются имеющиеся радиоресурсы - наиболее ценные из всех ресурсов в системе сотовой связи. Таким образом, технология EDGE позволяет без особых временных и финансовых затрат значительно улучшить качество предоставляемых услуг, что делает эту технологию особо привлекательной. Это подтверждает тот факт, что более 90% всех операторов, которые эксплуатируют сети стандарта GSM, предоставляют услугу доступа в Интернет по технологии EDGE.
3G
Технология UMTS была разработана для модернизации сетей GSM (европейского стандарта сотовой связи второго поколения) и получила широкое распространение не только в Европе, но и во многих других регионах мира. Переход к 3G - это расширение полосы сигнала и усложнение модуляции, применение многофазного и многоуровневого способа кодирования, что позволило значительно увеличить скорости передачи данных. На рисунке 3 показан внешний вид типичного сигнала с многоуровневой и многофазной модуляцией. Такой вид кодирования позволяет за один такт передавать до 64 бит информации.
Расширение полосы позволяет увеличить количество передаваемой информации в соответствии с теоремой Шеннона - Хартли (рисунок 4).
В Таблице 1 показаны сравнительные характеристики скорости передачи данных для различных технологий сотовой связи.
Стандарт сети | Технология | Модуляция | Скорость передачи данных (макс.) к абоненту/от абонента | Полоса сигнала, МГц |
20/20 кбит/с | ||||
59,2/59,2 кбит/с | ||||
384/384 кбит/с | ||||
14,4/5,76 Мбит/с | ||||
21/11,5 Мбит/с | ||||
42/23 Мбит/с | ||||
150/75 Мбит/с |
Так, при переходе от 2G к 3G полоса сигнала увеличилась от 200 кГц до 10 МГц, т. е. в 50 раз, что позволило увеличить пропускную способность канала в те же 50 раз. С учетом применения более эффективного кодирования (64/8 = 8 раз) прирост скорости составляет 508 = 400 раз, т. е. 60 кбит/с превращаются в примерно 21 Мбит/с.
Основные тенденции 3G-сетей: преобладание трафика data-cards (USB-модемы, ExpressCard/PCMCIA-карты для ноутбуков) над трафиком телефонов и смартфонов 3G;
постоянное снижение цены 1 Мбайт трафика, обусловленное переходом операторов к более совершенным и эффективным технологиям.
LTE
Система LTE (Long Term Evolution, «долговременная эволюция») была разработана для того, чтобы предоставить пользователям доступ к всевозможным сервисам, а также к Интернету посредством протокола IP. Сеть LTE состоит из множества узлов. Все узлы сети принято делить на две категории: узлы, относящиеся к сети радиодоступа (Radio Access), и узлы опорной сети (Core Network). Ключевым элементом, определяющим эффективность любой радиосети, являются алгоритмы и механизмы, используемые для передачи данных между БС и МС. Далее рассматриваются основные характеристики сети LTE, относящиеся к сети радиодоступа.
Согласно требованиям к системе LTE, при радиусе соты до 5 км должны поддерживаться все параметры спектральной эффективности, пропускной способности и работы с мобильными абонентами. При радиусе соты от 5 до 30 км допускается ухудшение в показателях производительности.
Для обеспечения двунаправленной передачи данных между БС и МС технологией LTE поддерживается как частотный (FDD), так и временной дуплекс (TDD). Для частотного дуплекса определено 15 парных частотных диапазонов (частоты от 800 МГц до 3,5 ГГц), а для временного - восемь. При этом ширина радиоканала может быть различной. Допустимы следующие значения: 1,4/3/5/10/15/20 МГц.
В качестве систем множественного доступа в LTE используются OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) в нисходящем канале и SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) в восходящем. При использовании технологии OFDMA весь имеющийся спектр разбивается на поднесущие, ортогональные друг другу. В зависимости от используемой ширины канала общее количество поднесущих может быть 72, 180, 300, 600, 900 или 1200. Каждая из поднесущих может иметь свой вид модуляции. Могут использоваться следующие модуляции: QPSK, 16QAM, 64QAM.
Множественный доступ организуется за счет того, что одна часть поднесущих выделяется одному пользователю в кадре, другая часть - второму и т. д. Стандартом LTE (а именно, 3GPP TS 36.306) всего определяется 15 (версия документа от 27.03.2015) категорий мобильных устройств. Категория мобильного устройства задает максимальные скорости передачи в DL и UL. В таблице 2 приводятся значения скоростей передачи, поддерживаемые конфигурации MIMO (Multiple Input Multiple Output) и типы модуляций для каждой категории.
Downlink | Uplink |
||||
Максимальное количество бит в TTI | Максимальное количество бит в транспортном блоке | MIMO | Поддержка 64QAM | Максимальное количество бит в транспортном блоке |
|
149776 (4×4) | |||||
149776 (4×4) | |||||
149776 (4×4) | |||||
149776 (4×4) | |||||
149776 (4×4,64QAM)195816 (4×4, 256QAM) | |||||
195816 (4×4) | |||||
149776 (4×4,64QAM)195816 (4×4, 256QAM) | |||||
978960–1051360 | 149776 (4×4,64QAM)195816 (4×4, 256QAM) | ||||
По приведенным выше значениям можно примерно рассчитать максимальную скорость передачи. В нисходящем канале значения максимальной скорости передачи в зависимости от категории мобильной станции будут следующие: 10, 50, 100, 150, 300, 300, 300 Мбит/с и 3 Гбит/с. Для восходящего канала получаются следующие значения: 5, 25, 50, 50, 75, 50, 100 Мбит/с и 1,5 Гбит/с. На рис. 5 приведено распределение скоростей «вниз» и «вверх» по категориям LTE.
Мобильные устройства всех категорий поддерживают работу с каналом шириной до 20 МГц (кроме категории 0) и модуляцию 64QAM (кроме категории 0) в нисходящем канале. Категория 0 вводится специально для MTC (Machine Type Communications). Одно из основных требований в рамках MTC - очень низкое энергопотребление. Отсюда и жесткие ограничения на поддерживаемый набор функций на физическом уровне и размер буфера.
Основной плюс технологии OFDMA заключается в том, что она позволяет бороться при приеме сигнала с негативными эффектами, вызванными многолучевым распространением. Однако этой технологии также присущи и некоторые недостатки. Основные из них состоят в том, что данная технология очень чувствительна к синхронизации по частоте. Сгенерированный OFDMA-сигнал обладает высоким PAPR (Peak to Average Ratio). Это, в свою очередь, сказывается на том, что используемый усилитель сигнала будет работать в нелинейных участках своей характеристики. Поэтому его эффективность будет низкой, что достаточно критично для устройств с ограниченным запасом энергии (мобильных терминалов). Из-за этого в восходящем канале LTE используется другая технология множественного доступа, а именно SC-FDMA. Отличие SC-FDMA от OFDMA заключается в том, что в SC-FDMA используется дополнительная обработка сигнала для снижения PAPR. В SC-FDMA в качестве такой дополнительной обработки сигнала используется преобразование Фурье. В восходящем канале могут использоваться различные виды модуляции: QPSK, 16QAM, 64QAM.
Стандарт LTE также поддерживает технологию передачи MIMO, которая позволяет существенно увеличить пиковую скорость передачи данных и значение спектральной эффективности. Суть технологии MIMO заключается в том, что при передаче и приеме данных используется несколько антенн с каждой стороны. Разные антенны могут передавать одни и те же данные, в этом случае повышается надежность передачи данных, но не скорость передачи. Также разные антенны могут передавать различные потоки данных, при этом увеличивается скорость передачи данных. Максимально в нисходящем канале технологией LTE поддерживается схема 44. Это означает, что на передающей и приемной стороне используется по четыре антенны. В этом случае скорость передачи данных может быть увеличена до четырех раз (в действительности чуть меньше из-за увеличения количества пилотных сигналов).
При использовании технологии MIMO и ширине канала 20 МГц максимальная скорость передачи данных может достигать 300 Мбит/с в нисходящем канале и 170 Мбит/с в восходящем.
На рисунке 5 показано распределение скоростей «вниз» и «вверх» по категориям LTE.
В требованиях к LTE значения спектральной эффективности указаны как 5 бит/с/Гц для нисходящего канала и 2,5 бит/с/Гц для восходящего канала (что соответствует скоростям передачи данных в 100 Мбит/с и 50 Мбит/с). При этом высокие показатели производительности должны поддерживаться для мобильных пользователей, перемещающихся со скоростью до 120 км/ч.
LTE Cat.0, LTE Cat.1
Одно из основных требований к устройству М2М/IoT - низкое энергопотребление. Для реализации этого требования в стандарт LTE были включены требования к абонентским устройствам Cat.0, Cat.1 и LTE NB (Narrow Band).
Теоретически устройства IoT смогут работать в сетях LTE с поддержкой Cat.1 не менее 10 лет от одной батареи. Многие IoT-устройства будут работать без внешней подачи энергии, то есть продолжительность их функционирования станет определяться именно показателями энергопотребления, массовая замена батареек не предусматривается. Экономию энергии обеспечивает поддержка функционала Power Saving Mode. Устройство с таким функционалом находится, в основном, в спящем режиме и включается только тогда, когда это необходимо. Как ожидается, поддержка Power Saving Mode на стороне сетевого оборудования LTE будет стандартизована в 2016 г. В ноябре 2015 г. фирма Ericsson показала работу устройства Cat.1 на базе чипсета Altair FourGee-1160 на сети AT&T с использованием релиза 16A. Это очень перспективное направление, особенно учитывая то, что сети LTE возьмут на себя функции работы с многочисленными устройствами M2M, которые сейчас в большинстве своем работают через сети GSM.
NB-LTE
NB-LTE - узкополосный (Narrow Band) LTE для IoT-приложений - еще одно подмножество стандарта LTE, которое планируется закрепить в 3GPP LTE Rel.13 в начале 2016 г. NB-LTE предназначен для разнообразных IoT-применений, которые отличает низкое потребление трафика. NB-LTE, как ожидается, будут отличать еще более скромные потребности по части ресурсов, нежели LTE Cat.1, Cat.0 и LTE MTC. Ожидаемая спецификация: 180 кГц - полоса частот для UL и DL (для LTE MTC - 1 МГц), в DL используется 15 кГц частот и модуляция OFDMA, 3,75 кГц - защитный интервал, в UL задействован FDMA или GMSK, как опция может быть SC-FDMA. Ожидается улучшенное покрытие в помещениях, возможность обслужить множество устройств с низким потреблением трафика, особенно таких, которые не слишком чувствительны к задержкам. Узкополосность позволяет изготавливать недорогие чипсеты и устройства с очень низким энергопотреблением, что должно обеспечить длительную работу устройств от батарей питания (типа большого серебряно-цинкового элемента или щелочного элемента AAA), вплоть до года или более. Стандарт можно будет внедрить на обычных сетях LTE за счет выделения нескольких ресурсных блоков или за счет использования блоков в защитном диапазоне LTE. В принципе возможно и изолированное развертывание сети NB-LTE в выделенном для этого участке спектра. Стандарту прочат широкое использование, так как, в отличие от различных аналогов, он поддерживается 3GPP. Есть, правда, опасение, что к моменту выхода конечной версии Rel.13 с NB-LTE не успеют, тогда он будет стандартизован в Rel.14. А вот LTE MTC войдет в Rel.13 почти со 100%-й вероятностью. Этот стандарт обеспечивает энергопотребление меньше, нежели Cat.0, а покрытие лучше, чем у Cat.0. Он проигрывает NB-LTE, но зато практически готов к включению в стандарт.
LTE-A (LTE Advanced)
Под LTE Advanced (LTE-A) на сегодня принято понимать набор технологий, стандартизованных в документе 3GPP Rel.10 и последующих релизах. Ключевые функции - агрегация частот (CA), усовершенствованные техники работы с антеннами, доработанные MIMO для увеличения емкости и релейной передачи. Улучшения также включают оптимизацию работы гетерогенных сетей (на предмет наращивания емкости и улучшения управления интерференцией), SRVCC, eMBMS. В Rel.11 появилась также поддержка CoMP, eICIC. LTE-A на сегодня - основной тренд отрасли, практически каждый третий оператор сети LTE в мире инвестирует в испытания или занимается развертыванием поддержки данной технологии.
LTE-A, как ожидается, поможет справиться с активным ростом трафика беспроводных данных, а также будет способствовать повышению средних скоростей в беспроводных сотовых сетях. Это означает также лучшее покрытие, бОльшую стабильность и быстроту сетей. Это означает комплексное улучшение параметров сети передачи данных, а не только увеличение скорости скачивания данных. LTE-A обеспечит для операторов возможность нарастить емкость их сетей, улучшить качество пользовательского опыта, улучшить возможности распределения сетевых ресурсов. Для этого используется целый набор различных технологий, некоторые из которых не являются новыми, но ранее не использовались в единой системе связи.
Ожидается, что LTE-A позволит передавать данные с пиковыми скоростями до 1 Гбит/с по сравнению с 300 Мбит/с для LTE. Агрегация частот обеспечивает возможность предоставлять абонентам более высокие скорости, позволяя загружать данные с использованием одновременно нескольких полос частот. Абонентское устройство в режиме CA принимает и комбинирует одновременно несколько сигналов, например из двух несущих частот или даже из разных диапазонов частот. Комбинировать можно до пяти несущих шириной по 20 МГц каждая, собирая широкий канал для перекачки данных с полосой до 100 МГц. MIMO, как технология множественного ввода/вывода, может увеличивать суммарную скорость передачи данных за счет одновременной передачи сигнала с разделением потока данных между двумя или большим числом антенн. Это позволяет повысить спектральную эффективность передачи информации. Более того, возможно динамическое создание ориентированной на конкретное абонентское устройство синтезированной направленной антенны.
Relay Nodes - способ быстро нарастить покрытие сети в местности, где нет мощных каналов передачи цифровых данных. В этом случае радиоподсистема LTE-A сама выполняет функцию беспроводной опорной сети. Это также возможность размещать маломощные БС на краях соты, чтобы улучшить там покрытие и емкость.
Возможность применения различных технологий передачи данных в сотовой системе связи типа GSM применительно к М2М
Для М2М/IoT, как уже упоминалось ранее (рисунок 2), характерны небольшие объёмы данных, отсутствие требований к высокой скорости передачи, требование низкой латентности канала, высокой энергоэффективности (наличие режима «сна»). Из нетехнических требований желательны минимальная стоимость трафика, высокая доступность сети связи. В таблице 3 приведено сравнение типов связи по нескольким параметрам применительно к потребностям М2М.
Тип связи | Доступность | Стоимость трафика | Энергоэффективность (допустим режим «сон») | Скорость, латентность | |
2 (везде, где есть сотовая связь) | |||||
1 (Не везде, даже в Москве и области) | |||||
LTE (LTE cat0, cat1, NB) | 0 (Есть в некоторых местах страны) |
В последней колонке таблицы приведен суммарный рейтинг по каждому типу связи. Как можно видеть, наилучшим типом связи для систем М2М является LTE с его подмножествами Cat.0, Cat.1 и NB, специально предназначенными для дешевой энергоэффективной передачи небольших объёмов данных. По данным операторов, на 2 марта 2016 г. сетями LTE (4G) охвачено более 50% населения в 83 регионах России. В среднем, в каждом регионе действует от двух до трёх операторов LTE - то есть конкуренция существует, что позволяет надеяться на дальнейший рост качества услуги (охват, тарифы, опции).
©Компания «ЕвроМобайл», журнал «Беспроводные технологии», №2, 2016.
Денис Можайков
Сергей Дронский
Мобильные технологии уже давно создают шумиху по всему миру. В наши дни мы используем так много функций, о которых большинство из нас никогда и не мечтали. Что делает все эти удивительные функции настолько хорошими? Мы используем SMS — доставляем сообщения в считанные секунды через весь мир с помощью небольшого нажатия кнопки «Отправить», MMS — отправка изображений и видеофайлов в удивительно быстрое время, поиск местоположения, доступ к высокоскоростному интернету на ваших мобильных телефонах — это функции, которые были ещё не возможны только несколько лет назад, и есть некоторые технологии, которые фактически отвечают за такие объекты на наших мобильных телефонах, и мы поговорим обо всех этих технологиях.
Каждый человек знает о мобильных телефонах, это портативные устройства разных размеров, способные общаться на более длинных дистанциях через высокотехнологичные процессы, известные как мобильные вычисления и коммуникации.
Сегодняшние мобильные сети поддерживают функции, такие как SMS, GPRS, MMS, почтовый сервис на мобильных устройствах, Bluetooth, WAP и многое другое в зависимости от того, насколько известна и крупная компания мобильной сети. Большинство сетей по всему миру предоставляют эти функции, поскольку они стали стандартными функциями в мобильной связи между их клиентами, и, конечно же, нельзя пренебрегать тем, насколько современные мобильные телефоны сейчас доступны, эти мобильные телефоны имеют множество функций, которые поддерживаются мобильными сетями. Мобильные телефоны сегодняшнего времени теперь равны портативным компьютерам. Эти мобильные телефоны подключаются к своим сотовым сетям, а эти сотовые сети подключены к коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN).
Технология мобильной сети
За последние несколько лет Mobile Technology сильно изменились, основными причинами быстрого развития технологий мобильной связи являются требования к мобильности или подключению. Последние мобильные телефоны предлагают функции, о которых никто никогда не думал, в конечном итоге это заставляет мобильные сетевые компании использовать эти функции на практике для использования их коммерческих преимуществ.
Сотовые компании используют AMPS, D-AMPS, CMMA2000, UMTS, GSM, EVDO и т. Д. AMPS. Сетевая система AMPS была основана на аналоговых коммуникационных технологиях, последние функции не поддерживались AMPS, поэтому все сотовые сети по всему миру приняли вышеупомянутые методологии цифровой связи для удовлетворения потребностей потребителей. GSM по-прежнему является широко используемой методологией мобильной связи во всем мире. Сотовые сети и мобильные телефоны варьируются от географических местоположений и от провайдеров до поставщиков, но всё же стандартные методы коммуникации более или менее одинаковые. Базовая связь осуществляется с использованием электромагнитных микроволн с сотовыми базовыми станциями. Сотовые сети имеют огромные антенны, обычно расположенные в середине определенной области, чтобы обеспечить оптимальное вещание сигнала. Эти антенны известны как базовая приемопередающая станция (BTS). Мобильные телефоны имеют приемопередатчики с низким питанием, которые передают голосовые данные в закрытую BTS, которая обычно может находиться в радиусе 5 — 8 миль.
Трансиверы: трансиверы — это устройства, которые имеют возможность одновременно передавать и принимать данные. Мобильный телефон, как только он начинает передавать, регистрирует его самостоятельно на коммутаторе мобильной сети, обычно это означает, что когда телефон включен, он пытается зарегистрировать сеть вставленной SIM-карты. Мобильные сети однозначно идентифицируют каждый зарегистрированный мобильный телефон в данной BTS и отправляют уведомления тем мобильным телефонам, которые имеют входящие звонки. Трубки всегда будут зарегистрированы в самой ближайшей BTS для связи, если пользователь сети находится в движении, мобильные телефоны в этом случае будут передавать услуги другим ближайшим BTS во время разговора и поддерживать соединение с ближайшими базовыми станциями. В случае недоступности BTS телефон будет отключен от сети, что приведёт к сбросу входящего вызова.
BTS также работает на меньшей мощности радиочастотной передачи; они обозначают своё присутствие, передавая сигналы для приемников мобильных телефонов. Связь между BTS и мобильными происходит в потоке цифровых данных, который представляет собой оцифрованный звук. Каждая мобильная сеть работает на уникальной радиочастоте.
Всего несколько лет назад технология LTE (Long Term Evolution) была диковинкой, доступной лишь в единичных, наиболее продвинутых, странах. Сегодня ей пользуется большая часть мира, включая Россию, и мы уже начинаем привыкать к возможности спокойно смотреть онлайновое видео в дороге. Но прогресс не стоит на месте. Заглянем за горизонт и представим, каким будет мобильный интернет в ближайшем будущем. Что придет на смену LTE?
Наши помощники
В поиске истины мы были не одни. Проект подготовлен при поддержке технических специалистов компании «ВымпелКом » («Билайн»), которые помогли нам найти необходимую информацию и предоставили интересные факты. Спасибо, ребята. А теперь – ныряем в будущее, начав с недавнего прошлого.
1. Зарождение LTE
Технологии развиваются стремительными темпами, причем в совершенно разных областях человеческой деятельности: в медицине, потребительской электронике, энергетике и, конечно же, в мобильных телекоммуникациях. Сегодня смотреть видео в YouTube на своем смартфоне, находясь где-то посреди города, а то и на даче, и используя для этого мобильную сеть, - вполне нормально и привычно. А ведь какие-то 10 лет назад о такой роскоши мало кто мог мечтать даже на проводном домашнем Интернете. Получить среднюю скорость по воздуху в 5–10 Мбит/с - да легко! Но те же 10 лет назад иметь доступ в Интернет на скорости 256–512 Кбит (в 20 раз меньше) в домашних условиях - это было роскошью, доступной единицам. О мобильном интернете того времени и вспоминать не хочется.
Россия стала одной из первых стран, где стараниями Yota была запущена коммерческая LTE-сеть. Это случилось в 2011 году, но тогда работало всего 11 базовых станций в окрестностях Москвы, и о каком-то массовом внедрении технологии говорить было рано. Количество смартфонов с поддержкой LTE на российском рынке тогда стремилось к нулю. А вот в 2014 году состоялся уже полномасштабный запуск мобильных сетей четвертого поколения с участием операторов Большой тройки. Даже в сравнении с весьма шустрым 3G и HSPA+, новая технология продемонстрировала чудеса скорости, и, казалось бы, большего и не надо. Тем не менее уже сейчас происходит разработка и планомерное внедрение еще более продвинутых мобильных технологий, о которых и поговорим ниже.
2. Ближайшее будущее. LTE-Advanced
Как-то мы привыкли воспринимать LTE в качестве 4G-стандарта, то есть это якобы мобильные сети четвертого поколения, что не совсем правда. Виной тому реклама. На самом деле по своим скоростным характеристикам данный стандарт не дотягивает до технических требований, которые консорциум 3GPP и Международный союз электросвязи (МСЭ, ITU) приняли для нового поколения сотовой связи. Но внушительное маркетинговое давление и улучшения, которые внесли HSPA+, LTE и уже забытая WiMAX вынудили МСЭ дать разрешение на маркировку упомянутых технологий как 4G (да-да HSPA+ - это тоже 4G). Но все-таки правильней LTE было бы называть поколением 3,5G, а вот LTE-Advanced уже полноценно удовлетворяет требованиям ответственных организаций и действительно является стандартом 4G. Но чтобы не было путаницы, его называют True 4G (Настоящий 4G) и именно эта технология в самое ближайшее время массово придет на смену LTE.
Для начала, давайте рассмотрим скоростные характеристики LTE-Advanced в сравнении с LTE. Последняя в радиоусловиях, близких к идеальным, позволяет достигать пиковых скоростей в 150 Мбит/с, на практике в городских условиях это почти всегда до 50 Мбит/с , что тоже круто. К сожалению, пиковая скорость для LTE весьма редкое явление в нашем мире, и чем больше будет количество абонентов в сети, тем дальше реальные скорости будут от пиковых. В свою очередь скорость загрузки данных в сети LTE-Advanced может достигать в пике и 1 Гбит/с (во время демонстрационных испытаний достигалась реальная скорость в 450 Мбит/с), хотя в реальности не стоит рассчитывать более чем на 100 Мбит/с, да больше пока и не надо.
Важнее тот факт, что рассматриваемая технология позволяет более эффективно использовать сотовую сеть и оперативно наращивать ее пропускную способность массой способов, включая применение фемтосот и пикосот. То есть, операторы смогут легко и довольно быстро улучшить качество работы своих сетей, используя уже существующие мощности и дополняя их недорогими базовыми станциями. Все оборудование уже доступно и досконально изучено.
Технически LTE-Advanced нельзя назвать чем-то совершенно новым, так как, по сути, в этой инициативе объединено несколько технологий, доступных на рынке уже несколько лет:
- Carrier Aggregation - объединение несущих.
- Coordinated Multipoint позволяет устройству подключаться одновременно к нескольким базовым станциям и повышать скорость передачи за счет скачивания или загрузки данных в несколько потоков.
- Enhanced MIMO - использование нескольких приемных и нескольких передающих антенн. В данном случае это поддержка MIMO 8×8 в нисходящем канале (от базовой станции к мобильным станциям) и MIMO 4×4 в восходящем канале (от мобильной станции к базовой станции).
- Relay Nodes - поддержка узлов ретрансляции. Они позволяют эффективно закрыть «дырки» в покрытии и улучшить радиоусловия для пользователей, находящихся на границах соты.
Все вместе эти технологии позволяют повысить скорость мобильного интернета, улучшить стабильность соединения и, вообще, сделать работу в Сети значительно комфортнее, включая условия, когда вы перемещаетесь на большой скорости (например, в автомобиле, автобусе или в поезде). Последний нюанс является очень серьезным ограничением для 3G-сетей, так как сильно снижает качество связи. Кроме того, LTE-Advanced обеспечивает минимальные задержки при передаче пакетов, вплоть до 5 мс . То есть вы можете через мобильную сеть комфортно играть в онлайновые игры.
Что касается передачи голоса, то, как и в случае с LTE, есть возможность работать в режиме VoIP или параллельно использовать для этого сети 2G/3G. Именно последний вариант прижился в России, хотя ведутся работы для перехода на более продвинутый VoLTE (то есть VoIP).
Основная причина для быстрого внедрения LTE-Advanced - это возможность использования существующих сетей и оборудования для развертывания True 4G. Более того, Yota первой в мире запустила эту технологию на коммерческой сети, что произошло еще в 2012 году. В работу было вовлечено 12 базовых станций, что, конечно, не смогло обеспечить пользователей преимуществами технологии. В феврале 2014 года МегаФон запустил сеть LTE-Advanced в пределах Садового кольца Москвы, объединив полосы в одном диапазоне, что хорошо влияет на увеличение максимально возможной скорости, но слабо отражается на опыте пользователя (эти максимальные скорости остаются доступными только в условных 30 метрах от БС). А в августе того же года оперативно сработал Билайн и запустил в Москве сеть LTE, объединяющую полосы из 2х диапазонов - Band 7 (2,6 ГГц) и Band 20 (800 МГц) - с максимальной скоростью до 115 Мбит/с в направлении к абоненту (это около 14 Мбайт/с - как дома на проводе). Объединение в один канал полос из высокого и низкого диапазонов является идеальным проявлением LTE-Advanced: позволяет сочетать высокие скорости с хорошим покрытием. Именно возможность объединения и одновременного использования нескольких частот лежит в основе рассматриваемой технологии. Сейчас на практике это возможно для 2 или 3 диапазонов, в будущем оператор сможет объединять все свои имеющиеся частоты для организации канала связи с одним абонентом.
Сети LTE-Advanced активно разворачиваются уже сегодня и их возможностей должно хватить надолго. Фактически задача операторов сейчас - не сбавлять темп, наращивать парк оборудования, повышать качество предоставляемых услуг и расширять покрытие своих сетей. При достаточно высокой плотности базовых станций LTE-Advanced вполне сможет заменить проводной домашний Интернет, и это дело ближайшего будущего.
Хотя, это будущее уже доступно в крупнейших городах России . В частности, вот как Билайн прокомментировал внедрение LTE-Advanced и развитие мобильных технологий в России в целом:
На сегодняшний день одна из технологий LTE-А – Carrier Aggregation (объединение несущих) доступна в сети Билайн на всей территории Москвы. И наши клиенты-обладатели смартфонов с поддержкой 4G+, уже активно ее используют. Однако LTE-A - это не только объединение частотных полос. Перспективы развития этого направления для нашей компании гораздо масштабнее! Наши сети уже сегодня готовы к запуску практически всех технологий, относящихся к LTE-A, осталось лишь дождаться появления на рынке абонентских устройств с их поддержкой.
Стоит заметить, что развитие этой технологии происходит параллельно с дальнейшим наращиванием мощности в сетях 3G и 4G. В 2014 году количество LTE-станций только в Москве увеличилось в 2,7 раза! Сеть 3G не только продолжает строиться, но и модернизируется. К примеру, DC-НSPA+ - это уже 42 Мбит/с, а не 3 или 7Мбит/с, как было несколько лет назад.
Если говорить о внедрении LTE в других регионах России , то ситуация несколько сложнее, чем в Москве, но компании работают и в этом направлении. Специалисты видят ситуацию следующим образом:
Как правило, распространение таких технологий зависит от двух важных факторов: наличие абонентских устройств, поддерживающих LTE-A российских частот, и непосредственно самих свободных частот. На данный момент российский рынок гаджетов не может похвастаться широкой линейкой смартфонов с поддержкой LTE-А, проще говоря, количество таких моделей можно пересчитать по пальцам. С другой стороны, есть и проблема наличия подходящих частот. Carrier Aggregation в идеальном виде - это объединение всех частот оператора. Однако частотами могут пользоваться военные и авиация. Поэтому запуск технологии LTE-A в других регионах зависит от мероприятий по освобождению частот. В настоящий момент технология работает на уже свободных частотах 800 диапазона в Москве.
К слову, само название технологии Long Term Evolution переводится как «Долговременная эволюция », так что стандарт изначально разрабатывался на годы вперед, но человек не стоит на месте, и рано или поздно придут новые технологии, которые изменят мир. О них поговорим ниже.
3. Следующий шаг, революционный
Следует ли нам ожидать в ближайшем будущем какого-то революционного прорыва в технологиях мобильной передачи данных? Например, отказа от традиционной архитектуры телеком-сетей, основы которой были заложены еще при разработке стандартов первых поколений (NMT, GSM)? Возможно, такой скачок произойдет после 2020 года с приходом мобильных сетей пятого поколения.
Пока об этом мало что известно, ведь сегодня мы наблюдаем лишь зарождение тех технологий, что лягут в основу будущего мобильного интернета. Даже официального стандарта 5G все еще не существует. Тем не менее, уже есть несколько направлений, в которых будут развиваться будущие мобильные сети. Их и обсудим.
Что нам даст 5G? В первую очередь - это очередной скачок в скорости обмена данными , как минимум, на порядок. Кроме того, снизятся задержки при обработке запросов и значительно увеличится емкость сети (большее количество подключений и увеличенный объем передачи данных даже в рамках одной базовой станции).
Второй важный момент - фокусирование на абоненте, а не на базовых станциях. Сегодня если человек видит слабый сигнал сети, то он пытается переместиться поближе к базовой станции, чтобы повысить качество связи. А при максимально хорошем сигнале и минимальной нагрузке на Сеть пользователь все равно не получит максимум возможной скорости, а лишь некий усредненный вариант. Все дело в ограничениях технологии, которая не предполагает индивидуализацию абонентов. В сетях 5G ожидается применение так называемых умных антенн, способных менять диаграмму направленности в зависимости от потребностей абонентов в конкретных условиях. При минимуме абонентов данные к ним будут направляться по узконаправленному каналу, что повысит скорость передачи данных.
Дальнейшее развитие получит и технология MIMO . Сейчас в сетях LTE в основном используются конфигурации 2×2, то есть две антенны на передачу данных на базовой станции и две на прием на абонентском устройстве. В сетях 5G их количество планируется значительно увеличить для повышения скорости обмена данными. Другой способ сделать это – увеличить ширину частотного канала. Поскольку в используемых сейчас диапазонах частот операторам уже “тесно” (даже 20 МГц непрерывного спектра – это роскошь), необходим переход в более высокие диапазоны – вплоть до миллиметровых волн (30 ГГц и выше). Правда нужно помнить, что с увеличением рабочей частоты из-за особенностей распространения радиоволн уменьшается дальность связи, что может наложить ряд ограничений (уменьшается размер соты). С другой стороны, совсем нет необходимости делать сплошное покрытие во всех диапазонах.
Естественно, новые мобильные сети - это не только банальное наращивание пропускной способности и скоростей, но и эффективное использование доступных ресурсов. Например, реализация концепции device-to-device (устройство-к-устроству). Знакома ситуация, когда люди находятся друг от друга на небольшом расстоянии, допустим, 10–20 метров, и при этом приходится общаться по телефону или же передавать данные через сотовую сеть. Упомянутая концепция предполагает взаимодействие устройств напрямую, а через Сеть будет проходить лишь тарификация вызовов, что сильно разгрузит базовые станции.
Безопасность для здоровья человека и энергетическая эффективность тоже являются важными элементами будущих сетей, но это уже детали.
Что из 5G мы уже имеем сегодня ? Огромную скорость передачи данных, которая пока достигается лишь в лабораторных условиях, но с этого начинались и все предшествующие стандарты. Так Samsung Electronics активно развивает собственный стандарт 5G, в рамках которого она добилась скорости передачи данных в 7,5 Гбит/с (940 МБ/сек) при стационарном соединении и 1,2 Гбит/с (150 МБ/с) в автомобиле, передвигающемся со скоростью 150 км/ч .
В мобильной сети пятого поколения корейская компания использует частоту 28 ГГц , причем данное направление она развивает уже несколько лет. Первая публичная демонстрация состоялась в 2013 году, и тогда Samsung показала результат беспроводной передачи данных в сети 5G на уровне 1 Гбит/с - это был рекорд, который сейчас ей же и превзойден в 7,5 раз.
Не отстает от азиатов и Европа, в частности, компания Ericsson уже разработала ряд технологий, которые будут востребованы в будущих мобильных сетях. Речь о 5G-LTE Dual Connectivity и 5G Multipoint Connectivity . Первая позволяет устройству устанавливать связь с сетями LTE и 5G в режиме разовой коммутации для реализации бесшовного перехода между ними. Это важно для поддержки разны частотных спектров и эффективной одновременной работы двух стандартов. Учитывая потенциально небольшой размер сот 5G, не стоит рассчитывать на глобальное покрытие такими сетями в первые несколько лет их существования. Вот тут и пригодятся возможности бесшовной работы двух стандартов одновременно.
Что касается 5G Multipoint Connectivity , то это уже одна из технологий только для нового стандарта. Она позволяет устройству подключаться одновременно к двум базовым станциям и повышать скорость передачи за счет скачивания данных в несколько потоков. Дело в том, что возможность наращивания мощности сетей за счет добавления разных типов базовых станций в случае с 5G будет использоваться еще более активно, чем в LTE-Advanced и 5G Multipoint Connectivity может стать ключевой технологией для повышения скорости обмена данными.
К сожалению, Samsung и Ericsson тянут одеяло каждый в свою сторону и используют разные технологии для передачи данных. У европейцев это базовые станции, работающие на частоте 15 ГГц . Пока Ericsson смогла добиться в лабораторных условиях пиковой скорости 5 Гбит/с в рабочей сети 5G.
А ведь есть еще китайская Huawei со своим собственным решением, но она пока по этому поводу не распространяется. В общем, в текущий момент мы вновь имеем несколько потенциальных стандартов 5G, которые в будущем могут лишь усложнить жизнь потребителями и производителям конечных устройств, если будут внедряться одновременно. С другой стороны, некоторые технологии нового поколения могут быть обкатаны на уже существующих сетях или же будут в них внедрены в ближайшем будущем. Более того, Россия тоже принимает в развитии 5G активное участие :
«ВымпелКом» на уровне группы компаний VimpelCom Ltd. активно участвует в формировании рекомендаций к стандартам сетей 5G в рамках NGMN и сотрудничает с основными поставщиками сетевого оборудования в этом направлении. О строительстве сетей 5G говорить еще преждевременно, так еще очень много открытых вопросов со стандартизацией. Но о внедрении в существующие сети элементов и механизмов, которые будут использоваться в сетях 5G, уже можно смело говорить. В частности, агрегация несущих из разных диапазонов и некоторые другие функции, которые будут являться основой сетей 5G, - это уже реальность для «ВымпелКома».
Комментарий специалистов Билайн
Но хотелось бы какой-то глобализации и в этом направлении работает глава Tesla и эксцентричный миллиардер сэр Ричард Брэнсон . Они друг другу конкуренты, причем разработка Маска выглядит более перспективной в рамках рассматриваемой темы.
4. Глобальный Интернет
Брэнсон и его проект OneWeb предполагает запуск 700 спутников на низкую орбиту (1200 км) для обеспечения Интернетом труднодоступных мест на планете и стран третьего мира, в которых проблематично развивать традиционные мобильные и оптоволоконные сети. В целом же речь идет о глобальном доступе в Сеть, который можно будет использовать и в дремучих джунглях Амазонки, и на высоте тысяч метров над уровнем моря в горах, и на борту любых самолетов. Если проект стартует удачно, то количество спутников может быть увеличено до 2400. Правда, о технологиях, которые будут использоваться для обмена данными, Брэнсон не упоминает, но и тянуть резину с проектом он не намерен. Так что это могут быть уже имеющиеся наработки LTE-Advanced. В текущий момент бюджет проекта определен на уровне $2 млрд .
В свою очередь Илон Маск никуда не спешит и заявляет, что его аналогичная затея стартует не ранее 2020 года, а вложить в нее он намерен не менее $10 млрд . Идея такая же - окутать планету сетью из находящихся на низкой орбите спутников, но глава Tesla и SpaseX сразу говорит о глобальном Интернете, а не о покрытии Сетью труднодоступных мест. Кроме того, основная цель проекта - это обеспечение связью будущего марсианского города и заработок денег на его развитие. Да, Маск на мелочи не разменивается. Если уж делать электрмобиль - то лучший в мире. Если создавать космические корабли, то сразу многоразовые и для путешествия на Марс.
Так вот, учитывая все сказанное выше, стоит рассчитывать на применение в спутниках Маска новейших телекоммуникационных технологий и вот они вполне могут стать основой для будущей глобальной Интернет-системы планеты.
Сегодня, когда мир стремится к глобализации, а Интернет виртуализирует многие процессы, еще совсем недавно доступные только в городах-миллионниках, этот вопрос [глобализации] особенно актуален. Технологии способны не только развивать бизнес и способствовать развитию общения. Их роль гораздо масштабнее. И одна из составляющих - социальная.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Факультет ПММ Кафедра ВМиМ
Специальность (направление) ИСТ
Мобильные технологии
Выполнила:
Студентка группы ИСТ-12
Идогова Е.А.
Проверил:
Преподаватель
Горохов А.Ю.
Пермь 2015г.
Введение
интернет смартфон мобильный связь
Мобильные технологии обеспечивают практически любые нужды современного пользователя мобильных устройств: от чтения новостей по различным тематикам, просмотра видео, прямых эфиров и эксклюзивных трансляций, рыночной информации до социального общения, обмена пользовательским фото и видео, создания собственного контента.
Актуальность темы
Благодаря техническому прогрессу, чуть ли не ежедневно появляется масса новейших разработок в области мобильных технологий. Иногда это происходит так быстро, что порой бывает сложно уследить за всеми новыми технологиями. Мобильные новинки распространяются невероятно быстрыми темпами и чтобы не отставать от них, нужно отслеживать их появление и своевременно осваивать. Так как с каждым разом появляется всё больше возможностей и то, на что раньше уходило много времени, сейчас делается в считанные минуты, а это так важно в ритме современного мира
Проблемные вопросы:
· Чего ожидать в будущем от мобильных новинок?
· Насколько они будут безопасны и функциональны?
· Почему новинки в сфере мобильных информационных технологий имеют высокую востребованность?
1. Основные направления в области мобильных технологий
На сегодняшний день, к мобильным информационным технологиям можно отнести:
· GSM и UMTS - это стандарты связи,
· WAP - протокол, по которому можно получить доступ в Интернет с мобильного телефона,
· GPRS и EDGE - технологии передачи данных,
· Wi-Fi - мобильные беспроводные сети Интернет,
· GPS - спутниковая система навигации,
· WiMAX - телекоммуникационная технология мобильной связи, работающая по принципу Wi-Fi и позволяющая получить доступ в Интернет
· Также вперед выходит новое поколение связи - сеть 4G.
GSM (от названия группы Groupe Spйcial Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communications) (русск.СПС-900) -- глобальный стандарт цифровой мобильной сотовой связи, с разделением каналов по времени (TDMA) и частоте (FDMA). Разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 1980-х годов.
GSM относится к сетям второго поколения (2 Generation) (1G -- аналоговая сотовая связь, 2G -- цифровая сотовая связь, 3G -- широкополосная цифровая сотовая связь, коммутируемая многоцелевыми компьютерными сетями, в том числе Интернет).
Мобильные телефоны выпускаются с поддержкой 4 частот: 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 1900 МГц.
В зависимости от количества диапазонов, телефоны подразделяются на классы и вариацию частот в зависимости от региона использования.
* Однодиапазонные -- телефон может работать в одной полосе частот. В настоящее время не выпускаются, но существует возможность ручного выбора определённого диапазона частот в некоторых моделях телефонов, например Motorola C115, или с помощью инженерного меню телефона.
* Двухдиапазонные (Dual Band) -- для Европы, Азии, Африки, Австралии 900/1800 и 850/1900 для Америки и Канады.
* Трёхдиапазонные (Tri Band) -- для Европы, Азии, Африки, Австралии 900/1800/1900 и 850/1800/1900 для Америки и Канады.
* Четырехдиапазонные (Quad Band) -- поддерживают все диапазоны 850/900/1800/1900.
В стандарте GSM применяется GMSK-модуляция с величиной нормированной полосы ВТ -- 0,3, где В -- ширина полосы фильтра по уровню минус 3 дБ, Т -- длительность одного бита цифрового сообщения.
GSM на сегодняшний день является наиболее распространённым стандартом связи. По данным ассоциации GSM (GSMA) на данный стандарт приходится 82 % мирового рынка мобильной связи, 29 % населения земного шара использует глобальные технологии GSM. В GSMA в настоящее время входят операторы более чем 210 стран и территорий.
UMTS (англ. Universal Mobile Telecommunications System -- Универсальная Мобильная Телекоммуникационная Система) -- технология сотовой связи, разработана Европейским Институтом Стандартов Телекоммуникаций (ETSI) для внедрения 3G в Европе. В качестве способа передачи данных через воздушное пространство используется технология W-CDMA, стандартизованная в соответствии с проектом 3GPP ответ европейских учёных и производителей на требование IMT-2000, опубликованное Международным союзом электросвязи как набор минимальных критериев сети сотовой связи третьего поколения.
С целью отличия от конкурирующих решений UMTS также часто называют 3GSM с целью подчеркнуть принадлежность технологии к сетям 3G и его преемственность в разработках с сетями стандарта GSM.
Wireless Application Protocol (WAP) (англ. Wireless Application Protocol -- беспроводной протокол передачи данных). Протокол создан специально для сетей GSM, где нужно устанавливать связь портативных устройств (мобильный телефон, КПК, пейджеры, устройства двусторонней радиосвязи, смартфоны, и другие терминалы) с сетью Интернет. WAP возник в результате слияния двух сетевых технологий: беспроводной цифровой передачи данных и сети Интернет. С помощью WAP пользователь мобильного устройства может загружать из сети Интернет любые цифровые данные. Параллельно с WAP, для возможности отображать мобильный контент на монохромных (а позже и четырёх- и восьмицветовых) экранах мобильных устройств, был создан WML по стилю написания похожий на HTML, но гораздо более облегчённый и специализированный для мобильных устройств c низким уровнем поддерживаемых технологий.
GPRS (англ. General Packet Radio Service -- «пакетная радиосвязь общего пользования») -- надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. GPRS позволяет пользователю сети сотовой связи производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет. GPRS предполагает тарификацию по объёму переданной/полученной информации, а не по времени, проведённомуонлайн.
При использовании GPRS информация собирается в пакеты и передаётся через неиспользуемые в данный момент голосовые каналы. Такая технология предполагает более эффективное использование ресурсов сети GSM. При этом, что именно является приоритетом передачи -- голосовой трафик или передача данных -- выбирается оператором связи. Федеральная тройка в России использует безусловный приоритет голосового трафика перед данными, поэтому скорость передачи зависит не только от возможностей оборудования, но и от загрузки сети. Возможность использования сразу нескольких каналов обеспечивает достаточно высокие скорости передачи данных, теоретический максимум при всех занятых таймслотах TDMA составляет 171,2 кбит/c. Существуют различные классы GPRS, различающиеся скоростью передачи данных и возможностью совмещения передачи данных с одновременным голосовым вызовом.
Передача данных разделяется по направлениям «вниз» (downlink; DL) -- от сети к абоненту, и «вверх» (uplink, UL) -- от абонента к сети. Мобильные терминалы разделяются на классы по количеству одновременно используемых таймслотов для передачи и приёма данных. Современные телефоны (июнь 2006) поддерживают до 4-х таймслотов одновременно для приёма по линии «вниз» (то есть могут принимать 85 кбит/с по кодовой схеме CS-4), и до 2-х для передачи по линии «вверх» (class 10 или 4+2 всего 5). Новейшие телефоны (февраль 2009) поддерживают class 12 (или 4+4, всего 5).
Абоненту, подключенному к GPRS, предоставляется виртуальный канал, который на время передачи пакета становится реальным, а в остальное время используется для передачи пакетов других пользователей. Поскольку один канал могут использовать несколько абонентов, возможно возникновение очереди на передачу пакетов, и, как следствие, задержка связи. Например, современная версия программного обеспечения контроллеров базовых станций допускает одновременное использование одного таймслота шестнадцатью абонентами в разное время и до 5 (из 8) таймслотов на частоте, итого - до 80 абонентов, пользующихся GPRS на одном канале связи (средняя максимальная скорость при этом 21,4*5/80 = 1,3 кбит/с на абонента). Другой крайний случай - пакетирование таймслотов в один непрерывный с вытеснением голосовых абонентов на другие частоты (при наличии таковых и с учётом приоритета). При этом телефон, работающий в режиме GPRS, принимает все пакеты на одной частоте и не тратит времени на переключения. В этом случае скорость передачи данных достигает максимально возможной, как и описано выше, 4+2 таймслота(class 10) или 4+4 (class 12).
Технология GPRS использует GMSK-модуляцию. В зависимости от качества радиосигнала, данные, пересылаемые по радиоэфиру, кодируются по одной из 4-хкодовых схем (CS1--CS4). Каждая кодовая схема характеризуется избыточностью кодирования и помехоустойчивостью, и выбирается автоматически в зависимости от качества радиосигнала. По той же схеме и используя то же самое оборудование, работает и технология EDGE. Но внутри таймслота EDGE используется другая, более плотная, упаковка информации (модуляция 8PSK).
· EDGE (EGPRS) (англ. Enhanced Data rates for GSM Evolution) -- цифровая технология беспроводной передачи данных для мобильной связи, которая функционирует как надстройка над 2G и 2.5G (GPRS)-сетями. Эта технология работает в TDMA- и GSM-сетях. Для поддержки EDGE в сети GSM требуются определённые модификации и усовершенствования. EDGE был впервые представлен в 2003 году в Северной Америке.
· В дополнение к GMSK (англ. Gaussian minimum-shift keying) EDGE использует модуляцию 8PSK (англ. 8 Phase Shift Keying) для пяти из девяти кодовых схем (MCS). EDGE получает 3-битовое слово за каждое изменение фазы несущей. Это эффективно (в среднем в 3 раза, в сравнении с GPRS) увеличивает общую скорость, предоставляемую GSM. EDGE, как и GPRS, использует адаптивный алгоритм изменения подстройки модуляции и кодовой схемы (MCS) в соответствии с качеством радиоканала, что влияет, соответственно, на скорость и устойчивость передачи данных. Кроме того, EDGE представляет новую технологию, которой не было в GPRS -- Incremental Redundancy (нарастающая избыточность) -- в соответствии с которой вместо повторной отсылки повреждённых пакетов отсылается дополнительная избыточная информация, которая накапливается в приёмнике. Это увеличивает возможность правильного декодирования повреждённого пакета.
· EDGE обеспечивает передачу данных со скоростью до 474 кбит/с в режиме пакетной коммутации (8 тайм-слотов x 59,2 кбит на схеме кодирования MCS-9) соответствуя, таким образом, требованиям ITU к сетям 3G. Данная технология была принята ITU как часть семейства IMT-2000 стандартов 3G. Она также расширяет технологию передачи данных с коммутацией каналов HSCSD, увеличивая пропускную способность этого сервиса.
· Варианты EDGE:
· ECSD -- по каналу CSD
· EHSCSD -- по каналу HSCSD
· EGPRS -- по каналу GPRS
· Несмотря на то, что EDGE не требует аппаратных изменений в NSS-части GSM-сети, модернизации должна быть подвергнута подсистема базовых станций (BSS) -- необходимо установить трансиверы, поддерживающие EDGE (8PSK-модуляцию) и обновить их программное обеспечение. Также требуются и сами телефоны, обеспечивающие аппаратную и программную поддержку модуляции и кодовых схем, используемых в EDGE (первый сотовый телефон, поддерживающий EDGE (Nokia 6200) был выпущен в 2002 году).
· Wi-Fi -- торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Под аббревиатурой Wi-Fi (от английского словосочетания Wireless Fidelity, которое можно дословно перевести как «беспроводное качество» или «беспроводная точность») в настоящее время развивается целое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам.
· Любое оборудование, соответствующее стандарту IEEE 802.11, может быть протестировано в Wi-Fi Alliance и получить соответствующий сертификат и право нанесения логотипа Wi-Fi.
· Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID (англ.)русск.) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с -- наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения. Более подробно принцип работы описан в официальном тексте стандарта.
· Однако, стандарт не описывает всех аспектов построения беспроводных локальных сетей Wi-Fi. Поэтому каждый производитель оборудования решает эту задачу по-своему, применяя те подходы, которые он считает наилучшими с той или иной точки зрения. Поэтому возникает необходимость классификации способов построения беспроводных локальных сетей.
· По способу объединения точек доступа в единую систему можно выделить:
· Автономные точки доступа (называются также самостоятельные, децентрализованные, умные)
· Точки доступа, работающие под управлением контроллера (называются также «легковесные», централизованные)
· Бесконтроллерные, но не автономные (управляемые без контроллера)
· По способу организации и управления радиоканалами можно выделить беспроводные локальные сети:
· Со статическими настройками радиоканалов
· С динамическими (адаптивными) настройками радиоканалов
· Со «слоистой» или многослойной структурой радиоканалов
GPS (англ. Global Positioning System -- система глобального позиционирования, читается Джи Пи Эс) -- спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположениe во всемирной системе координат WGS 84. Позволяет в любом месте Земли (исключая приполярные области), почти при любой погоде, а также в околоземном космическом пространстве определять местоположение и скорость объектов. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США, при этом в настоящее время доступна для использования для гражданских целей -- нужен только навигатор или другой аппарат (например, смартфон) с GPS-приёмником.
GPS состоит из трёх основных сегментов: космического, управляющего и пользовательского. Спутники GPS транслируют сигнал из космоса, и все приёмники GPS используют этот сигнал для вычисления своего положения в пространстве по трём координатам в режиме реального времени.
Космический сегмент состоит из 32 спутников, вращающихся на средней орбите Земли.
По состоянию на 1 июня 2014 года используются по целевому назначению лишь 29 КА. На этапе ввода в систему 1 КА, выведены на техобслуживание 2 КА.
Управляющий сегмент представляет собой главную управляющую станцию и несколько дополнительных станций, а также наземные антенны и станции мониторинга, ресурсы некоторых из упомянутых являются общими с другими проектами.
Пользовательский сегмент представлен приемниками GPS, находящихся в ведении государственных институтов, и сотнями миллионов устройств, владельцами которых являются обычные пользователи.
WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) -- телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN (WiMAX следует считать жаргонным названием, так как это не технология, а название форума, на котором Wireless MAN и был согласован).
Название «WiMAX» было создано WiMAX Forum -- организацией, которая была основана в июне 2001 года с целью продвижения и развития технологии WiMAX. Форум описывает WiMAX как «основанную на стандарте технологию, предоставляющую высокоскоростной беспроводной доступ к сети, альтернативный выделенным линиям и DSL». Максимальная скорость -- до 1 Гбит/сек на ячейку.
4G (от англ. fourth generation -- четвёртое поколение) -- поколение мобильной связи с повышенными требованиями. К четвёртому поколению принято относить перспективные технологии, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью, превышающей 100 Мбит/с - подвижным и 1 Гбит/с - стационарным абонентам. Для сравнения, в сетях 3G, которые на данный момент развернуты большей частью в Азии, США и Европе, скорость передачи данных составляет от 7 до 14 Мбит/с.
Технологии LTE Advanced (LTE-A) и WiMAX 2 (WMAN-Advanced, IEEE 802.16m) были официально признаны беспроводными стандартами связи четвёртого поколения 4G (IMT-Advanced) Международным союзом электросвязи на конференции в Женеве в 2012 году.
Мобильные устройства:
* Смартфоны
* Планшеты
* Ноутбуки
* Умные часы и прочее
Смартфон (англ. smartphone -- умный телефон) -- телефон, дополненный функциональностью персонального компьютера.
Хотя в мобильных телефонах практически всегда были дополнительные функции (калькулятор, календарь), со временем выпускались все более и более интеллектуальные модели, для подчеркивания возросшего функционала и вычислительной мощности таких моделей ввели термин «смартфон». В эру роста популярности КПК стали выпускаться КПК с функциями мобильного телефона, такие устройства были названы коммуникаторами. В настоящее время разделение на смартфоны и коммуникаторы не актуально, оба термина обозначают одно и то же.
Смартфоны отличаются от обычных мобильных телефонов наличием достаточно развитой операционной системы, открытой для разработки программного обеспечения сторонними разработчиками (операционная система обычных мобильных телефонов закрыта для сторонних разработчиков). Установка дополнительных приложений позволяет значительно улучшить функциональность смартфонов по сравнению с обычными мобильными телефонами.
2. Ведущие компании
Моряки называют флагманом корабль, на котором находится адмирал, ведущий за собой эскадру. В мире мобильных технологий слово «флагман» имеет примерно то же значение: так называют наиболее «продвинутый» смартфон, в котором используются лучшие наработки производителя. Такие модели предлагают владельцам максимум возможностей, задают ориентиры, на которые равняются другие компании. О флагманских смартфонах известных брендов начинают говорить задолго до того, как они появятся в продаже.
Samsung Galaxy S6 edge Этот аппарат, изготовленный из металла и закаленного стекла, является первым в мире смартфоном, экран которого изогнут с обеих сторон. Изогнутый экран обеспечивает владельцу новые возможности, в том числе боковую световую индикацию при получении новых вызовов и сообщений. Все флагманы Samsung оснащены восьмиядерным процессором Exynos, 3 ГБ оперативной памяти, лучшим в индустрии Super AMOLED-экраном.
Sony Xperia Z3Смартфон надежно защищен от воды и пыли, с ним можно плавать в бассейне, принимать душ, даже нырять, пользуясь при этом отличной камерой. Также нужно отметить высокую производительность и достойную автономность - аппарат способен проработать пару дней без подзарядки.
HTC One M9 Полезные инструменты из HTC Eye Experience - снимать двумя камерами одновременно и делать селфи при помощи голосовых команд, а еще использовать фильтры для ретуши до момента съемки. За защиту объектива премиального смартфона отвечает сверхнадежное сапфировое стекло.
LG G3 Dual LTEМодель оснащена отличной камерой с лазерной фокусировкой.
Apple iPhone 6 PlusМощный процессор не только эффективно и быстро решает любые задачи, но и благодаря встроенному сопроцессору движения способен выполнять фитнес-функции - следить за скоростью движения и пройденным расстоянием. Дополняют этот список высокотехнологичный дисплей Retina, обеспечивающий великолепное изображение, и камера с быстрым автофокусом и оптической стабилизацией. Apple iPhone 6. Встроенный в кнопку «Домой» датчик отпечатка пальца гарантирует высочайший уровень безопасности, а также позволяет совершать покупки в iTunes и AppStore.
YotaPhone 2Особенность этого смартфона заключается в том, что у него два экрана: традиционный - на передней панели, и черно-белый, выполненный по технологии E-Ink - на задней панели. Это привлекает к смартфону внимание, позволяет персонализировать его, дает возможность увеличить время автономной работы. Заднюю панель с экраном на «электронных чернилах» удобно использовать для чтения книг.
RugGear RG970 PartnerО таких смартфонах мечтают экстремалы и любители путешествий, а также люди, работающие в суровых условиях. RugGear RG970 Partner надежно защищен от пыли, грязи, влаги, способен пережить не только случайные удары и толчки, но и падение с большой высоты. При этом высокий уровень защиты - не единственное достоинство этого аппарата, у него неплохие технические характеристики, поэтому девайс можно использовать не только для общения и работы, но и для развлечений.
Lenovo Vibe Z2 Proособенно он понравится тем, кто увлекается фото- и видеосъемкой. Если у вас есть Lenovo Vibe Z2 Pro, ты можешь смело отказаться от цифрового фотоаппарата, потому что камера смартфона снимает заметно лучше. Качество фотографий приближается к профессиональному, даже если ты будешь пользоваться камерой при плохом освещении.
Nokia Lumia 930Емкий аккумулятор гарантирует достойное время работы без подзарядки (поддерживается функция беспроводной зарядки).
3. Ведущие технологии. Главные новинки 2015 г.
С 1 по 5 марта в Барселоне прошла крупнейшая выставка мобильных технологий. Ежегодно ведущие мировые технологические компании представляют свои идеи. Во многом именно Mobile World Congress (MWC) показывает то, каким будет год с точки зрения мобильных технологий. На выставке были представлены не только новинки в рядах смартфонов, но и более инновационные разработки.
Шлем виртуальной реальности HTC Vive. Его созданием HTC занимается совместно с Valve, компанией -- создателем самого крупного в мире сервиса цифровой дистрибуции компьютерных игр Steam. Vive с помощью специальных сенсоров и лазеров фиксирует все движения человека. Можно ходить по комнате, прыгать, приседать, наклонять корпус -- в виртуальном пространстве все ваши действия будут скопированы в точности и практически без задержек.
Предложив одновременно со смартфонами серии Galaxy S6 второе поколение гарнитуры Gear VR, компания Samsung не стала обозначать сроков появления этого устройства виртуальной реальности на розничном рынке, сразу подчеркнув, что имеющиеся прототипы будут пока распространяться только среди разработчиков. Gear VR второго поколения не только удобнее сидит на голове, но и имеет меньшие размеры и улучшенную систему вентиляции, а для подзарядки аккумулятора подключаемого смартфона предусмотрен разъём USB. Напомним, что Gear VR работает в связке с Galaxy S6 и Galaxy S6 Edge.
Компании Huawei удалось создать самые красивые умные часы на Android Wear. Диагональ -- 1,4 дюйма, а разрешение -- 400 на 400 пикселей. Матрица -- AMOLED, которая известна высокой контрастностью и энергоэффективностью. Циферблат сделан из сапфирового стекла и защищен от царапин, рамка металлическая -- нержавеющая сталь. Функционально Android Wear позволяет: просмотр уведомлений, отправка СМС, голосовой поиск и т. д.
Еще одной интересной умной новинкой MWC 2015 стали LG Watch Urbane LTE. Внешне они представляют собой усовершенствованную версию прошлогодних G Watch R, но на самом деле существенно от них отличаются. Urbane LTE работают на webOS, собственной операционной системе LG (она же используется в Smart TV от этой компании), а не на Android Wear. У такого решения две стороны: с одной -- часы теряют «родную» поддержку сервисов Google, но с другой -- разработчики могут наделить устройство функциями, недоступными часам на Wear. Например, поддержкой LTE.
Компания Sony, занимает определённую часть перспективного рынка умных часов, показав публике уже третье поколение SmartWatch. Характеристики: большой и качественный экран, компактные размеры, наличие шагомера и встроенного GPS.
Также компания Sony продемонстрировала смарт-очки Smart Eyeglass, которые могут стать очередным достойным конкурентом Google Glass. Смарт-очки Sony содержат два миниатюрных светодиодных проктора, которые воспроизводят изображение на голографических полосах обеих линз. Второе поколение Smart Eyeglass уже готово к тестированию. Эта версия уже содержит встроенную камеру. Также при помощи смарт-очков Sony можно будет при просмотре спортивных соревнований параллельно отслеживать информацию об игроках.
Touch ID, сканер отпечатков пальцев от Apple, сделал процесс разблокировки iPhone и iPad очень простым. Китайская компания ZTE придумала, как сделать его еще проще. Их новый смартфон Grand S3 можно разблокировать глазами. Эта функция называется Sky Eye. Для её настройки пользователю нужно неотрывно смотреть в течение восьми секунд на движущуюся по экрану вверх-вниз зеленую полоску. В это время биометрический сенсор Eyeprint ID, встроенный во фронтальную камеру, сканирует и запоминает «рисунок» сетки кровеносных сосудов в белках глаз человека.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Преимущества цифрового поколения мобильной связи: защита от прослушивания, совершение голосовых звонков, обмен текстовыми и мультимедийными сообщениям, доступ к сети Интернет. Стандарты операторов CDMA, GSM и UMTS. Перспективы развития 4G технологий.
реферат , добавлен 14.01.2011
История появления и развитие операционных систем для обеспечения надежной и оптимальной работы мобильных устройств. 10 самых известных мобильных ОС. Windows Phone, Android. iOS - версии и их характеристики. ОS Symbian, Maemo, базирующаяся на Debian Linux.
контрольная работа , добавлен 15.12.2015
Классификация поколений мобильных устройств. Аналоговые системы сотовой связи, применение частотной модуляции для передачи речи. Переход к цифровым технологиям: двухрежимная аналого-цифровая система. Технология GPRS, мобильный доступ к сети Интернет.
курсовая работа , добавлен 16.01.2014
Принципы обеспечения безопасности частной информации на мобильных устройствах. Анализ существующих программных средств, предназначенных для обмена частной информацией. Разработка программного средства, построенного на отечественных алгоритмах шифрования.
курсовая работа , добавлен 22.09.2016
Смартфоны и мобильные телефоны: история происхождения. Simon Personal Communicator. Операционные системы. Смартфоны и вредоносные программы. Программное обеспечение. Выход в Интернет. Клавиатура QWERTY. Обмен сообщениями. Обзор производителей смартфонов.
реферат , добавлен 31.01.2017
Анализ проектирования системы инерциальной навигации. Обзор аналогичных конструкций. Гонка "Крепкий орешек". Принцип построения навигационных систем. Анализ ошибок датчиковой системы. Расчет статических и динамических параметров гироскопа, демпферов.
дипломная работа , добавлен 21.04.2015
Анализ уязвимостей технологии радиочастотной идентификации и мобильной операционной системы. Разработка рекомендаций при использовании протоколов, технологий, операционных систем и программного обеспечения для передачи данных с мобильного телефона.
курсовая работа , добавлен 23.09.2013
Основные характеристики встроенных антенн, используемых для беспроводной передачи информации в мобильных средствах связи; типы, конструктивные особенности. Исследование параметров направленных свойств антенн, степени их согласованности с фидером.
дипломная работа , добавлен 03.04.2011
Назначение и принцип работы логарифмической периодической антенны для приема и передачи мобильных радиосигналов. Разработка конструкции и технологии изготовления антенны, расчет на прочность, диаграммы направленности. Анализ технологичности конструкции.
дипломная работа , добавлен 02.05.2016
Особенности распространения радиоволн в системах мобильной связи. Разработка и моделирование программного обеспечения для изучения моделей распространения радиоволн в радиотелефонных сетях для городских условий. Потери передачи в удаленных линиях.