Сценарии развития 3G систем
В рамках концепции IMT-2000 допустимы две стратегии перехода к 3G-системам: постепенное (эволюционное) и "одномоментное" (революционное). Рассмотрим те преимущества и недостатки, которые таит каждая из них (табл. 3).
Таблица 3. Две стратегии внедрения услуг 3-го поколения мобильной связи
| Определяющий фактор | Эволюционный подход | Революционный подход |
| Метод использования частотного ресурса | Работа в старых диапазонах | Освоение новых диапазонов |
| Принцип предоставления услуг | Постепенно расширяемый ассортимент услуг | Новые услуги с начала развертывания |
| Пропускная способность | Постепенно наращиваемая | Изначально высокая |
| Стратегия создания сетевой инфраструктуры | Медленный и постепенный переход от 2G к 3G по мере появления спроса на услуги | Создание опытных районов ("островков") с полным набором услуг |
| Технологический уровень | Новые технологии в отдельных элементах | Все технологии - новейшие |
| Архитектура сети | Максимальное использование существующей инфраструктуры | Новая |
| Коммерческий риск Состав операторов Глобальный роуминг Капитальные затраты |
Низкий В основном те же, что и в 2G С ограничениями Незначительные |
Высокий Операторы, купившие лицензии на услуги 3G Без ограничений Значительные |
Революция предполагает внедрение всех новейших технологий и новых интерфейсов, однако предусматривает полную замену существующего оборудования и ПО, что сопряжено с большими капитальными затратами и определенным коммерческим риском. Для отработки данной стратегии в разных районах мира уже создаются экспериментальные сети.
Один из важнейших признаков, принципиально разделяющих два подхода, - способ освоения частотного ресурса. При революционном сценарии требуется новый частотный ресурс. Япония и Европа намерены пойти по этому пути и выделить для систем 3-го поколения "индивидуальные" полосы радиочастот (подробнее см. "Сети", 2000, • 1, с. 34). Подход в США абсолютно иной - там спектр, выделенный для IMT-2000, уже занят службой PCS и 3G-системы будут работать в старых полосах частот вместе с существующими сетями стандартов TDMA/AMPS.
Эволюционное внедрение требует меньших капитальных затрат и предполагает плавную замену оборудования в зависимости от спроса на конкретные виды услуг. Такой подход позволяет максимально использовать существующую инфраструктуру сети связи, внедряя новые сетевые элементы в процессе последовательной модернизации.
Приверженцы двух наиболее массовых технологий 2-го поколения - TDMA/AMPS и GSM - стали сторонниками эволюционного пути развития. Сегодня эти системы имеют ограниченные возможности по наращиванию пропускной способности и видам услуг в рамках выделенного частотного диапазона. Рост их емкости без дополнительного расширения радиочастотного спектра возможен лишь за счет перехода на полускоростные каналы (GSM), введения многосекторных антенн или использования спектрально-эффективных методов модуляции (8PSK и др.).
Единство и борьба противоположностей
В борьбе за лидерство при принятии мировых стандартов 3-го поколения образовались два лагеря, оформившиеся в виде двух партнерских объединений: 3GPP и 3GPP2.
В первое объединение - 3GPP - входят ETSI (Европа), ARIB (Япония), Комитет T1 (США), а также три региональных органа стандартизации от Азиатско-Тихоокеанского региона - CWTS (Китай), TTA (Корея) и TTC (Япония). Важно отметить, что совместные позиции ETSI и ARIB должны упрочиться с внедрением экспериментальных сетей на базе WCDMA, активно разрабатываемых с участием компаний DoCoMo, Ericsson и Nokia.
Основной вклад партнерства 3GPP в программу IMT-2000 - гармонизация пяти проектов: UTRA FDD (ETSI), WCDMA (ARIB), WCDMA NA (T1P1, США), WIMS (TR-46.1, США) и CDMA II (TTA). Его участники намерены предложить два варианта радиоинтерфейса. Первый - IMT-DS (IMT-2000 Direct Spread) - построен на базе проектов WCDMA (UTRA FDD) с прямым расширением спектра (DS- CDMA ) и частотным дуплексным разносом (FDD), ориентированным на использование в парных полосах частот. Другой тип радиоинтерфейса - IMT-TC (IMT-2000 Time-Code), представленный этим объединением в МСЭ, основан на кодово-временном разделении каналов TDMA/ CDMA с временным дуплексным разносом (TDD) и предназначен для организации связи в непарных полосах частот. IMT-TC фактически представляет собой чисто формальное объединение двух различных технических решений - европейского предложения UTRA TDD и китайского TD-SCDMA.
С технической точки зрения основное отличие вариантов IMT-DS и IMT-TC от ранее поступивших в МСЭ предложений - в базовой чиповой скорости. В этих проектах она изменена с 4,096 Мчип/с на 3,84 Мчип/с (табл. 4).
Таблица 4. Характеристики радиоинтерфейсов для IMT-2000
| Показатель | IMT-DS | IMT-MC | IMT-TC | IMT-SC | IMT-FT |
|
Авторы технических спецификаций Базовая технология Метод доступа Дуплексный разнос Чиповая скорость, Мчип/с Скорость передачи, кбит/c Скорость передачи, кбит/c Вид модуляции Длина кадра, мс |
3GPP, ARIB, ETSI WCDMA, UTRA FDD DS- CDMA FDD 3,84 Н/д QPSK/BPSK HPSK* 10 |
3GPP2, TIA TR-45.3 cdma2000 MC- CDMA FDD 3,6884 Н/д QPSK/BPSK 5 и 20 |
3GPP, ETSI, UTRA TDD TD-SCDMA TDMA/ CDMA TDD 3,84 (UTRA) 1,28 (SCDMA) Н/д QPSK/BPSK HPSK* 10 |
3GPP2, UWCC, CWTS UWC-136 TDMA FDD Н/д 384; 2048 BOQAM QOQAM 4,6 |
ETSI TIA TR-45.3 DECT EP MC-TDMA FDD/TDD Н/д 1152; 2304; 3456 GFSK; p/2-DPSK p/4-DQPSK p/8-D8PSK 10 |
Примечание. Н/д - нет данных. * HPSK (Hybrid Phase-Shift Keying) - гибридная фазовая манипуляция (известная также как OCQPSK).
Аббревиатура IMT-FT (IMT-2000 Frequency Time) присвоена проекту DECT EP, который поступил от ETSI. Новый стандарт на микросотовую систему DECT предполагает применение комбинированного частотно-временного дуплексного разноса и предназначен для работы как в парных, так и в непарных полосах частот. В IMT-FT определены три значения скоростей передачи: 1,152; 2,304 и 3,456 Мбит/с, реализовать которые можно за счет введения новых методов модуляции p/2-DPSK, p/4-DQPSK и p/8-D8PSK соответственно.
Во второе партнерское объединение - 3GPP2 - входят Ассоциация промышленности связи TIA (представленная подкомитетами TIA TR-45.3 и TIA TR-45.3) и ряд азиатских региональных организаций: ARIB, CWTS, TTA и TTC. Члены 3GPP2 являются сторонниками эволюционного развития двух технологий сотовой связи 2-го поколения TDMA (IS-136) и cdmaOne (IS-95), которые в настоящее время широко распространены в США.
Предложения от этого партнерства представлены двумя вариантами радиоинтерфейсов, получившими обозначение IMT-MC (IMT-2000 Multi Carrier) и IMT-SC (IMT-2000 Single Carrier), см. табл. 3. Первый из них - IMT-MC - по сути представляет собой модификацию многочастотной системы cdma2000, в которой обеспечивается обратная совместимость с оборудованием стандарта cdmaOne (IS-95). Увеличение пропускной способности реализуется за счет одновременной передачи сигналов на нескольких несущих с частотным дуплексным разносом, предполагается работа в непарных полосах частот. Радиоинтерфейс IMT-SC базируется на спецификациях проекта стандарта UWC-136; в нем определено поэтапное расширение возможностей существующей системы TDMA при условии работы системы в парных полосах частот.
Начальный этап внедрения сетей 3-го поколения планируется на 2002-2003 гг. По прогнозам, в это время общемировой рынок мобильной связи охватит 600 млн абонентов. Капитальные вложения операторов связи в создание и развитие такого гигантского рынка, по оценке экспертов, превысят 60 млрд долл. Очевидно, что массивность и инерционность общемирового рынка не позволят в короткие сроки осуществить переход всех сетей мобильной связи к новым техническим стандартам и режимам обслуживания абонентов в развитых странах. Однако можно ожидать, что в некоторых регионах создание сетей 3-го поколения будет начато "с нуля".
Сегодня наиболее вероятно, что в странах с развитой телекоммуникационной инфраструктурой переход к 3-му поколению будет происходить путем совершенствования существующих сетей и внедрения технологий предоставления новых услуг по мере появления спроса. Параллельно будут создаваться маленькие "островки" 3G-технологий (WCDMA и др.), которые станут расширяться с ростом числа абонентов.
Очевидно, что рыночные факторы и особенности региональных рынков Европы, Северной Америки и Азии будут препятствовать быстрому переходу от существующих технологий к стандартам 3-го поколения. Этап внедрения новых технологий продлится не менее четырех лет (2002-2005 гг.), а совместное существование систем 2-го и 3-го поколений - примерно до 2010 г.
Никто не сомневается, что Япония и азиатские рынки станут первыми массовыми полигонами, где новые технологии будут испытаны уже к 2002 г., что, конечно, повлияет не только на структуру мирового рынка мобильной связи, но и, возможно, на сами стандарты.