Современные информационные технологии/1. Компьютерная инженерия

Д.т.н., професор Лукашенко В.М., ст. викладач Рудаков К.С., магістрант Москаленко М.І., магістрант Плосконос В.С.,
магістрант Одарченко А.І., магістрант Лихолай О.С.

Черкаський державний технологічний університет, Україна

Системний аналіз етапів розвитку стандартів
мобільного зв’язку

Технічний прогрес в галузі мобільних технологій поширюється швидкими темпами. Розвиток мобільних апаратів з бездротовим Інтернетом, GPS-навігацією і модулем Wi-Fi дозволяє операторам різних країн укладати договори роумінгу, завдяки яким можливо здійснювати і приймати дзвінки через мережу іншого. Роботи Б.С. Гольдштейна, Н.А. Соколова, Пола Беделла, А.Н. Берлина та інші внесли великий вклад в розвиток стандартів мобільного зв’язку. Але процес проектування стільникового зв’язку потребує дослідження напрямків розвитку стандартів мобільного зв'язку, з метою визначення найкращої технології за останні двадцять років. На рис. 1 наведена еволюція стандартів стільникового зв’язку по поколіннях та роках початку їх використання.

Рисунок 1 – Етапи розвитку стандартів мобільного зв’язку

З рис. 1 видно, що процес еволюції технологій стільникового зв’язку поділений на етапи, або покоління. Деякі технології представлені лише в одному поколінні зв’язку, потім через недоцільність використання їх розробка та удосконалення припинились (наприклад, аналогові стандарти 1G на даний час застаріли і інтересу не представляють) [2, 5].

Стандарти 2G – засновані на методі множинного доступу з тимчасовим поділом каналів TDMA (Time Division Multiple Access) також застаріли, але використовують проміжні етапи, наприклад GPRS відносять до 2.5G, так як дана технологія пропонує достатньо високу швидкість, але все ж недостатню для того, щоб її вважали третім поколінням [3].

3G – системи стільникового зв’язку на основі методу множинного доступу з кодовим розділенням каналів. HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access – високошвидкісна пакетна передача даних від базової станції до мобільного телефону) – стандарт мобільного зв’язку який відносять до 3.5G, розглядається фахівцями як один з перехідних етапів міграції до технологій мобільного зв’язку четвертого покоління (4G) [3, 4].

4G – є поетапний перехід на нове покоління мобільного зв’язку. Все більше компаній зацікавлюється цими технологіями та впроваджують їх в своїх мережах. В наш час працюють мережі WiMAX і LTE. Першу в світі мережу LTE в Стокгольмі та Осло запустив альянс TeliaSonera/Ericsson. Розрахункове значення максимальної швидкості цих мереж на прийом даних складає 382 Mб/с, а на передачу – 86 Mб/с.

Варто відзначити особливість стандарту WiMAX:

– відсутність інтегрованості з мережами попередніх поколінь, таких як 3G і 2G;

– оператори WiMAX не надають традиційні послуги зв’язку, такі як голосові дзвінки та SMS;

– можливість використання різних VoIP сервісів [4].

Порівняння основних параметрів технологічних стандартів 3G та 4G приведене на рис. 2. На основі незалежного тестування експертами Spirent Communications і Signals Research показано, що по параметрам прийому та передачі технологія LTE підтримує найбільшу швидкість з найменшими затримками.

Рисунок 2 – Діаграми порівняння стандартів 3G і 4G:

DL – прийом даних; UL – передача даних.

Що до стандарту LTE, то агрегація несучих є ключовою особливістю стандарту LTE-Advanced, завдяки якій оператори можуть створювати «віртуальні» канали з більш високою пропускною здатністю для послуг LTE за рахунок об’єднання декількох окремих ділянок спектру. У числі переваг агрегації – більш високі пікові швидкості передачі даних і середні швидкості передачі даних для абонентів. Використання єдиного стандарту 4G дасть можливість компаніям забезпечувати стабільний роумінг. Розвиток мереж 4G затримують такі фактори: велике енергоспоживання, технологічний розвиток абонентських пристроїв, потреба у великих інвестиціях, високий потенціал інтенсивного і екстенсивного розвитку мереж 3G [1].

Переваги розвитку мереж 4G: розвиток дає великий поштовх до значного збільшення обсягів пакетної передачі даних у майбутньому, збільшення ємності системи і зменшення вартості передачі одного біта інформації, більше покриття за рахунок використання більш високих швидкостей передачі даних на більш широкій області покриття і гнучкості у використанні частот, задіяних системами стандартів 2G і 3G, і нових частотних діапазонів.

Проведений системній аналіз технологічних стандартів мобільного зв’язку показує швидкість та перспективи його розвитку.

Висновки

1. Проведений системний аналіз розвитку стандартів мобільного зв’язку за останні двадцять років (з 1990 по 2011 р.), що дає можливість швидко орієнтуватися в них та чого очікувати в найближчому майбутньому.

2. Запропоновані діаграми порівнянь стандартів 3G та 4G допоможуть скоротити процес проектування мережі мобільного зв’язку завдяки візуалізації результатів системного аналізу.

3. Визначено, що LTE є найбільш перспективною технологією в даний час.

Перспективою подальших розробок у даному напрямку є дослідження методів апаратурної реалізації.

Література:

1. LTE. HSPA+: LTE показывает лучшие результаты на улицах Стокгольма, нежели hSPA+ 42 Мбит/с // Мобильный форум : [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.mforum.ru/news/article/097252.htm.

2. WiMAX and WiFi Together: Deployment Models and User Scenarios. – Mode of access : http://www.motorola.com/web/Business/Solutions.

3. Поколения мобильной телефонии // Свободная энциклопедия : [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://ru.wikipedia.org/
wiki/Поколения_мобильной_телефонии.

4. Технологія 4G // Енциклопедія Кіровоград. держ. пед. ун-т ім. Володимира Винниченка : [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://wiki.kspu.kr.ua/index.php/Технологія_4G.

5. Что такое 1G, 2G, 3G, 4G и все что между ними // Социальное СМИ об IT : [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://habrahabr.ru/
post/112535/index.php.