VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В век бурного развития информационно-коммуникационных технологий многие из людей пользуются высокоскоростными подключениями к Интернету, как в доме, так и в офисе или даже в местном Интернет-кафе и других учреждениях. Однако сегодня, точно нельзя констатировать тот факт, что эти подключения везде доступны в одном и том же эффективном варианте. Идет постоянный прогресс и совершенствование информационных технологий и коммуникаций. Четвертое поколение мобильной связи (4G) предложило решение этой проблемы, гарантируя обеспечить нас реальным мобильным широкополосным доступом в сеть в любое время и месте

4G (от англ. fourth generation — четвёртое поколение) — поколение мобильной связи с высокими требованиями. Четвертое поколение включает перспективные технологии, которые позволяют обеспечить передачу данных со скоростью, превышающей 100 Мбит/с - нестационарным и 1 Гбит/с - стационарным абонентам [1].

История начинается с появления в 1980-х годах нескольких передовых сетевых технологий: AMPS в США и сочетание TACS и NMT в Европе. Вопреки тому, что услуги мобильной связи существовали и раньше, именно тройка AMPS, TACS и NMT считается первым поколением рассматриваемых технологий связи, потому что именно они позволили мобильным телефонам стать широким и развитым продуктом. Первые 1G технологии аналогового типа, были задуманы и разработаны исключительно для осуществления голосовых вызовов и некоторых других скромных возможностей, когда никто не думал об услугах передачи информации.

В начале 90-х годов произошел заметный скачок в развитии сотовых сетей, результатом которого стало появление второго поколения (2G), начала цифровых технологий. Улучшенное качество звука, значительная защищенность, повышенная производительность – вот его основные преимущества.

Появление сервиса «General Packet Radio Service» (GPRS) в 1997 году стало переломным моментом в истории сотовой связи, поскольку он предложил для существующих GSM сетей технологию непрерывной передачи данных [8].

GPRS или иначе говоря 2.5G может работать с большей скоростью передачи (до 100 кБит/с), кроме того, операторы получили возможность тарифицировать тариф, а не время линии.

Когда GPRS технология уже была выведена на рынок, Международный Союз Электросвязи вывел новый стандарт - IMT-2000 — утверждающий спецификации «настоящего» 3G. Данный стандарт был намного предпочтительнее предыдущего по многим условиям. Его важной особенностью была скорость 2 Мбит/с для стационарных терминалов и 384 кБит/с для мобильных, что было не под силу предыдущему сервису [6].

Именно это поколение заложило фундамент для передачи больших объемов данных на высоких скоростях. Много средств и усилий было потрачено телефонными компаниями на то, чтобы показать значимость этой сети для среднего человека, и до того, как он не стал общеустановленным видом телефонной связи.

Современный же этап 4G обещает перенести на мобильные устройства такие преимущества, как голосовое сообщение по IP, высокоскоростной обмен данными, игровые сервисы и высококачественное потоковое мультимедиа на больших скоростях, приближенных к кабельным.

Поколения беспроводных сетей – это набор ценных сервисов, становящиеся все быстрее и богаче по мере своего развития. Чем же отличается четвертое поколение мобильной связи от своего недалекого предшественника?

Чтобы проанализировать разницу между 3G и 4G, требуется рассмотреть такие важные качества, как скорость, качество сети, технологии передачи и пропускная способность. Скорость — пожалуй, самый важный момент сравнения сетей.

Скорость 3G зависит от того, какую зону охвата имеет сеть. Считается, что сравнительно, файлы в 4G передаются примерно в 4 раза быстрее. Но большинство специалистов подчеркивают, что сегодняшний 4G в идеальном случае является модернизированным 3G. Однако, на практике, в ближайшее время скорость 4G планируют увеличить в 10 раз. Вместе с тем и 3G не стоит на месте [7].

В сетях 3G возможна одновременная, параллельная работа голосовой связи и передачи данных. В 4G, кроме высокой скорости, открывается доступ к возможностям современных игр, мультимедиа, а также, он обеспечивает качественное соединение с Интернетом, давая возможность играть в онлайн игры и использовать из него мультимедиа контент.

Технология 3G использует пакетной коммутацию и коммутационные каналы узлов сети. В 4G, применяется только пакетная коммутация. Все звонки в 4G используют технологию IP-телефонии (т.е. передачи голоса в сетях с пакетной коммутацией по протоколу IP) которой нет в сетях 3G.

Понятия «пропускная способность» и «скорость передачи» определяют одно и то же, то есть скорость Интернета.

Скорость передачи данных у 3G и 4G составляет примерно одинаковую величину 5 — 20 МГц. Для сетей 4G, скорость передачи данных была установлена на уровне 100 Мбит в движущихся транспортных средствах и 1 Гбит/св стационарных системах и идущих пользователей. Данные показатели, установлены Международным союзом электросвязи (МСЭ) и для 3G составляют 2 Мбит/с для стационарных систем или идущих пользователей и 384 Кбит/с в движущемся автомобиле [3].

В таблице 1представлена наглядная разница максимальной пропускной способности технологий 2G, 3G, 4G при загрузке файлов.

Таблица 1.

Пропускная способность технологий 2G, 3G, 4G при загрузке файлов.

Безусловно, система четвертого поколения значительно усовершенствована, и в дальнейшем именно он будет прогрессировать и выдвигаться на первый план. Однако, сегодня, не все мобильные устройства поддерживают 4G, что является неким серьезным барьером.

Стоит отметить, что сегодня союзом ITU (International Telecommunication Union) пока не ратифицировал набор стандартов для 4G. Однако на его роль уже предлагается парочка конкурирующих технологий – LTE и WiMAX. Использование термина 4G для описаний имеющихся сейчас технологий является не совсем точным, поскольку имеющиеся реализации 4G в большей степени относятся к pre-4G, поскольку они не целиком удовлетворяют теоретическим описаниям и реальным требованиям пиковых скоростей (в 1Гбит/сек для стационарного приема и в 100Мбит/сек для мобильного). Кроме этого, квалифицированная сеть должна быть спектрально эффективной. Для поддержки большего числа одновременных пользователей на ячейку она должна динамически распределять и использовать свои ресурсы. Для поддержки нового поколения мультимедиа она должна иметь хорошее качество обслуживания, и наконец, должна основываться на сетевой архитектуре all-IP [2].

Стандарт LTE (Long-Term Evolution) многими рассматривается как естественный наследник современных 3G технологий. Теоретически на LTE предусмотрена скорость скачивания - 100Мбит/сек, а закачки - 50Мбит/сек, а на практике это ограничивается лишь 5-12Мбит/сек на скачивании и 2-5Мбит/сек на закачке, что намного меньше установленного. Данный стандарт предусматривает два основательных аспекта, один из которых основывается на переходе к архитектуре all-IP, что дает ему серьезное преимущество. В простой терминологии all-IP предполагает обработку всего, что передается, включая голос, и данные. Второй аспект основан на применении технологии MIMO (т.е. множество антенн на передающей и приемной сторонах) для совершенствования сетевой производительности. Такого рода система применима и для увеличения пропускной способности, и для понижения уровня помех [2].

Технология LTE утверждена в качестве стандарта связи четвертого поколения (4G) и, со временем, должна будет вытеснить более известные в нашей стране мобильные сети 3G. Как и технологии связи третьего поколения, LTE была призвана решать проблему лавинообразно растущей потребности людей в услуге мобильной передачи данных [5].

Большинство известных операторов и компаний мобильной связи рассматривают именно LTE как наиболее вероятную кандидатуру на роль 4G (Vodafone, Orange, T-Mobile, LG Electronics, Ericsson, Nokia, Siemens и другие). Причиной этого является простой и рациональный переход текущих сетей 3G на LTE, по сравнению с WiMAX.

WiMAX – это стандарт беспроводного широкополосного доступа, который можно считать расширением стандарта Wi-Fi. Теоретически, текущая реализация WiMAX в 30-ти мильном диапазоне (48,27км) предлагает скорости передачи до 70Мбит/сек [2].

Тем не менее, как и остальные технологии, она не может работать одновременно на высоких скоростях и больших дистанциях. Единого глобального частотного диапазона для WiMAX не существует. Однако существует три отдельных - 2,3GHz, 2,5GHz и 3,5GHz. WiMAX поддерживают такие компании, как Intel, Cisco и Google.

Но, вместе с этим, существует много компаний(вроде Nokia и Motorola), которые являются одновременно членами обоих лагерей с различными уровнями вовлечения.

Технически, ни одна компания пока не предлагает полноценную скорость 4G для пользователей, но LTE не на столько сильно отстает от сегодняшних потребностей пользователей. Сказать пока можно одно, что LTE – не 4G, но гораздо лучше, чем 3G. Со временем технология будет только изменяться к лучшему и в скором времени 1Гб/сдля мобильных сетей будет реальностью.

Мобильные 4G -сетям позволят пересылать гигабайты данных мгновенно и с высокой степенью защиты. Беспроводные технологии занимают ведущую позицию в обеспечении широкополосного доступа в сельской местности. Разумнее и рентабельнее построить одну станцию 4G, способную обеспечит связь на расстоянии десятков километров, нежели тянуть оптоволокно. Возможно, Россия превратится в страну с одной из самой передовых 4G-сетей, тем более что глава Минсвязи Николай Никифоров, а его заместитель владелец Yota Денис Свердлов. И Никифоров, и Свердлов - люди с большим практическим опытом. Первый разработал и успешно запустил "электронное правительство" в Республике Татарстан, второй - гендиректор первого в России бренда, запустившего в 2009 формат беспроводной интернет-связи WiMAX, а в 2011 году - самый передовой формат LTE [4].

Новейшая передовая 4G технология, несомненно, будет иметь существенные преимущества при своей полной реализации.

Список использованных источников:

1. 4G это. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/317301

2. Беспроводная технология 4G. http://www.winline.ru/articles/ besprovodnaya_tehnologiya_4g.php

3. Гайнуллина Ф. Инструкция по применению: сети 3G и 4G – что это и в чем разница. http://www.androidpit.ru/seti-3g-i-4g-chto-eto.

4. Для чего нужно 4G. Pro-spo. http://pro-spo.ru/mobilnye-texnologii-i-telefony/3927-4g-chto-eto.

5. О технологии 4G. Основа телеком. http://osnova-telecom.ru/tehnology_4g/.

6. Поколения сотовых сетей: от 1G до 4G. Технологии. http://b2b-blackberry.net/articles/technology/networks-1g-to-4g/

7. Сравнение технологий мобильной связи: 4G и 3G. http://ironner.ru/analytics/4g_vs_3g.

8. Что такое 1G, 2G, 3G, 4G и все что между ними. http://texnomaniya.ru/electronics/chto-takoe-seti-1g-2g-3g-4g.html

7

Код для цитирования: Скопировать