HSDPA vs. WiMAX: сравнение характеристик и перспектив технологий передачи данных

Мы продолжаем цикл публикаций, направленных на популярное изложение теоретических основ современных технологий беспроводной связи. Изначально планировалось, что эта статья будет посвящена технологии WiMAX (Worldwide interoperability for Microwave Access), мировое признание которой в ближайшем будущем неминуемо, и которая уже год как эксплуатируется в некоторых российских регионах (в частности, в Москве доступ в Интернет по WiMAX предоставляется компанией «Синтерра »). Однако 24 октября произошло знаковое событие — заседание Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) Минсвязи РФ, на котором наконец-то было принято долгожданное решение о выделении частотных диапазонов 900, 1800 и 1900 МГц для развертывания сетей третьего поколения UMTS (Universal Mobile Telephone System). А это означает, что технология HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access), доступная в ряде стран Европы, Северной Америки и Юго-Восточной Азии, где развернуты сети WCDMA, будет, скорее всего, доступна и у нас. HSDPA, которая во всем мире, кроме Российской Федерации, стала доступна раньше WiMAX, многими наблюдателями называется главным конкурентом последней, и тому есть немало причин.

Следующий раздел будет посвящен краткому изложению истории вопроса. Если вы хорошо знакомы с историей развития стандартов второго и второго с половиной поколений, вы можете пропустить этот раздел.

Конвергенция или война миров?

Как вы уже знаете из наших предыдущих публикаций, почти за тридцать лет развития мобильной связи лежащие в её основе технологии претерпели несколько качественных изменений, приведших к делению технологий на «поколения»: 1G, 2G и 3G. Стандарты первого поколения (1G) были аналоговыми, и первый революционный скачок был совершен при переходе на цифровые стандарты второго поколения, среди которых следует выделить два главных направления — TDMA и . К числу первых принадлежит наиболее распространенный на сегодня стандарт GSM (читайте подробнее в наших ), и которому, по прогнозам аналитиков, суждено играть главную роль в мире еще несколько грядущих лет. Этот стандарт изначально проектировался для обеспечения качественной передачи голоса, и с этой задачей до сих пор справляется на «отлично». Однако когда возник глобальный спрос на доступ в Интернет с портативных ПК, а позднее, с развитием этих устройств - с КПК или смартфонов и мобильных телефонов (по WAP); оказалось, что стандарт GSM в чистом виде этот доступ обеспечивает не очень хорошо (максимальная пропускная способность - 9600 бит/с). Тогда для стандарта, число абонентов которого (в сумме с абонентами UMTS) приближается к двум миллиардам (из 2,41 млрд.) человек, были придуманы технологии передачи данных GPRS и EDGE, иногда называемые технологиями второго с половиной поколения. Стандарт CDMA оказался более приспособлен для передачи данных, однако, чтобы это не происходило в ущерб качеству передачи голоса, были придуманы технологии 1x RTT, EV-DO и EV-DV. Вариант CDMA2000 в своем базовом варианте относится к семейству стандартов третьего поколения, так как, в соответствии со спецификациями IMT-2000, обеспечивает пропускную способность передачи данных не менее 384 Кбит/с, чего достаточно для двусторонней видеосвязи в разрешении 320х240.

Разветвившись на этапе второго поколения, технологии сотовой связи пришли к единому знаменателю в виде WCDMA - стандарта третьего поколения, лежащего в основе сетей UMTS. И это не удивительно, так как для обеспечения большой скорости передачи данных рано или поздно приходится использовать одни и те же технологии. Поэтому в «древе» GSM-GPRS-EDGE-UMTS на последних «ветвях» добавляется кодирование и мультиплексирование каналов, а в «древе» AMPS-CDMA-CDMA2000-WCDMA - разделение на поддиапазоны и OFDM (orthogonal frequency division multiplexing, мультиплексирование по ортогональным несущим).

В то же время, технологии беспроводных сетей, с самого начала создававшиеся исключительно для обмена данными, используют кодовое деление каналов и OFDM, что, как уже было сказано выше, неизбежно. Однако если на предыдущем этапе, когда на рынке доминировали стандарты второго и второго с половиной поколения, технологии передачи данных в сетях сотовой связи и беспроводные сети друг с другом конкурировать не могли, органично дополняя друг друга; то сейчас, с увеличением скорости доступа в Интернет в сетях сотовой связи, с одной стороны, и с увеличением охвата беспроводными сетями - с другой, разные «миры» вошли в конкурентный контакт друг с другом.

У нас есть уникальная возможность пронаблюдать, какой из подходов окажется более приспособленным к жизни и востребован рынком: нацеленные на обеспечение голосовой связи сети сотовой связи, предоставляющие широкополосный доступ к цифровым сетям (в частности, к интернету); или предназначенные для передачи данных беспроводные сети, успешно освоившие технологии VoIP (Voice-over-IP).

По всей видимости, именно поэтому разработчики не спешат со спецификациями стандартов четвертого поколения (4G), хотя, конечно, некоторые детали в прессу всё же просачиваются. Есть мнение, и небезосновательное, что к моменту «созревания» стандартов 4G, в них будут объединены технические решения, используемые сегодня как в беспроводных сетях, так и в сетях сотовой связи.

HSDPA — High Speed Downlink Packet Access

Эта технология, как следует из её названия, принадлежит к семейству решений, использующих пакетную передачу данных. К этому семейству принадлежат и уже описанные нами и . Физически, HSDPA является «надстройкой» к сетям WCDMA/UMTS, поэтому нередко её называют «третьим с половиной» поколением или 3,5G. «Половинка» в этом неформальном названии обоснована ещё и тем, что пропускная способность HSDPA в стартовом варианте составила 1,8 Мбит/с, а теоретический максимум составит 14,4 Мбит/с. Правда, до теоретического максимума пока ещё очень далеко — за два года внедрения технология пока преодолела лишь планку в 3,6 Мбит/с, впрочем, принятая на вооружение многими поставщиками оборудования (в частности, Option) стратегия заключается в том, что вендоры поставляют готовые устройства, заранее поддерживающие более высокую пропускную способность, нежели сегодня способен обеспечить оператор. Им остается только дождаться того светлого дня, когда оператор модернизирует свои базовые станции (а операторам так или иначе приходится периодически менять инфраструктурное оборудование) — и voila - можно загружать из интернета файлы со скоростью 7,2 Мбит/с.

Несомненным плюсом этой технологии является то, что дальность связи практически равна дальности охвата сигналом базовой станции (с некоторыми оговорками, о которых мы упомянем в самом конце), а минусом — то, что высокая скорость доступна только для получения (downlink) данных, а для отправки придется довольствоваться базовым для WCDMA значением — 384 Кбит/с. Этот недостаток, как ожидается, будет устранен с появлением технологии HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access), а связка HSDPA+HSUPA будет называться просто HSPA (High-Speed Packet Access).

Рис. 2. Структура и взаимодействие сетей UMTS.

Как было видно на первом рисунке, еще не исчерпан весь резерв развития технологий GPRS/EDGE, о которых мы уже подробно рассказывали. Для улучшения скорости передачи данных возможно использование методик оптимизации загрузки частотных диапазонов, одновременной передачи и приема сигналов, новых модуляционных схем — это то, что уже придумано, и наверняка найдутся и другие подходы, способные продлить жизненный цикл этих технологий. Однако, являясь надстройками над TDMA, они не дадут качественного рывка вперед — для этого необходим переход на иной физический уровень, каковым является UMTS. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) использует в качестве физического уровня стандарт WCDMA, но в то же время, и унаследованная от прежних поколений инфраструктура будет также включена в систему мобильной связи — не зря же её назвали универсальной.

Как видно на втором рисунке, основу ядра UMTS составляют контроллеры базовой станции (BSC, Base Stantion Controller), центр коммутации мобильных телефонов (MSC, Mobile Switching Center), регистр домашних пользователей (HLR, Home Location Register), сервер коммутации пакетов (SGSN, Serving GPRS Support Node) и маршрутизатор доступа в интернет (GGSN, Gateway GPRS Support Node). Все эти узлы унаследованы UMTS от GSM/EDGE, более того, как видим, интеграция с WLAN возможна уже на этом этапе.

Если пользователю одновременно доступны и сеть GSM, и WCDMA, ядро UMTS будет перераспределять их в зависимости от нагрузки сетей. В тех случаях, когда одна из сетей недоступна - наиболее распространенной ситуацией является та, при которой есть сигнал GSM, но нет покрытия WCDMA, используется физический уровень GSM. Главным отличием WCDMA от GSM является то, что стандарт использует широкие поддиапазоны, в которых передается шумоподобный код (см. статью о CDMA), содержащий данные для всех абонентов. Модифицируя код, WCDMA Release 99 определяет количество трафика, выделенного под голосовую связь и данные, для разных абонентов, каждые 10 мс. С внедрением HSPA это время сокращено до 2 мс. Помимо деления на поддиапазоны, отличающее WCDMA от CDMA, в UMTS, как более высокоуровневом стандарте, предусмотрена QoS (Quality of Service) с несколькими приоритетами:

• 1. Разговорный — интерактивные данные с минимальной задержкой и контролируемой полосой пропускания, такие как для VoIP и видеосвязи
• 2. Потоковый — поток данных с контролируемой полосой пропускания и некоторыми допустимыми задержками
• 3. Интерактивный — данные, передаваемые и принимаемые терминалом при «общении» с web-серверами без контроля полосы пропускания и с некоторыми задержками
• 4. Фоновый — низкоприоритетные данные, например, загружаемые файлы

Пропускная способность каналов связи UMTS Release 99 зависит от фактора распределения (spreading factor, определяет количество каналов связи, закодированных в один поддиапазон) и может достигать 768 Кбит/с (фактор распределения равен четырем). Теоретически, стандарт позволяет назначить три таких «нисходящих» (то есть, направленных от базовой станции к мобильному терминалу) канала для одного абонента, что позволяет достичь пропускной способности в 2 Мбит/с, однако, на практике (не стоит забывать, что чем больше число пользователей, тем выше фактор распределения) фактор распределения в нисходящих каналах фиксируется на уровне восьми, что соответствует 384 Кбит/с. Кроме того, многие операторы намеренно не предоставляют большей пропускной способности, стимулируя абонентов переходить на HSDPA. Для, сравнения, при голосовой связи фактор распределения составляет от 128 до 256.

Спецификации технологии HSDPA были опубликованы в 3GPP Release 5. Технология полностью обратно совместима с UMTS Release 99 и позволяет одновременно предоставлять сервисы голосовой связи и передачи данных UMTS и HSDPA. При этом максимальная теоретическая пропускная способность технологии составляет 14,4 Мбит/с. Для достижения столь высокой спектральной эффективности, потребовалось реорганизовать структуру каналов, использовать как кодовое, так и временное разделение каналов, увеличить уровень модуляционной схемы, а также использовать более быстрые алгоритмы пересылки пакетов и повторной трансляции в случае ошибок. В HSDPA используются каналы HS-PDSCH (High-Speed Physical Downlink Shared Channels). В одном 5-МГц поддиапазоне WCDMA возможна организация до 15 таких каналов с фактором распределения 16. Выделение каналов под нужды разных пользователей изменяется каждые 2 мс:

Рис. 3. Распределение спектра между абонентами.

Заметное «неравноправие», хорошо видное на рисунке, связано с тем, что приоритет предоставления каналов отдается тем пользователям, у которых наилучшее качество сигнала. Таким образом, «быстрые» пользователи «получают» кусочек трафика и «переваривают» его в то время, пока уровень сигнала невысок, в ожидании «лучших времен». За уровнем сигнала, напомним, система следит с интервалом в 2 мс.

Рис. 4. Распределение спектра между абонентами в зависимости от условий приема.

В HSDPA применяются модуляционные схемы WCDMA QPSK (Quadrature Phase-Shifting Keying) и 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Об этих модуляционных схемах мы также упоминали в статье, посвященной EDGE. В первой модуляционной схеме в одном символе передается два бита данных, во второй - четыре. Однако последняя модуляционная схема может быть задействована лишь в том случае, если этого позволяет уровень сигнала, а точнее - соотношение сигнал/шум. Вне зависимости от того, какая модуляционная схема используется в текущий момент, данные передаются в виде избыточного кода, содержащего собственно данные и дополнительные биты (простейший пример избыточного кода - число плюс контрольная сумма, состоящая из одного бита), количество которых может достигать до четверти от длины пакета.

Что касается усовершенствований в области алгоритмов повторной отправки пакетов в случае их некорректного приема, то в новой технологии Fast Hybrid ARQ (Fast Hybrid Automatic Repeat Request), в отличие от GPRS/EDGE, корректность приема пакетов отслеживается как базовой станцией, так и терминалом (телефоном), а повторно передаваемые пакеты чередуются с успешно передаваемыми («гибридность» алгоритма, по замыслу разработчиков, увеличивает вероятность успешного приема благодаря «схожести» таких групп пакетов).

Таблица 1. Варианты реализации HSDPA.
Категория HS-DSCH	Максимальное количество кодов HS-DSCH	Пиковая пропускная способность, Мбит/с	Мод. схема (QPSK/16QAM)	Кол-во программных бит на канал
1	5	1,2	Обе	19200
2	5	1,2	Обе	28800
3	5	1,8	Обе	28800
4	5	1,8	Обе	38400
5	5	3,6	Обе	57600
6	5	3,6	Обе	67200
7	10	7,2	Обе	115200
8	10	7,2	Обе	134400
9	15	10,2	Обе	172800
10	15	14,4	Обе	172800
11	5	0,9	QPSK	14400
12	5	1,8	QPSK	28800

К настоящему моменту ряд европейских операторов уже предоставляет сервис HSDPA с пропускной способностью 3,6 Мбит/с (категории 5 и 6). Как ожидается, в будущем году будет преодолен еще один барьер и скорость получения данных с использованием технологии достигнет 7,2 Мбит/с. Полоса частот, которая будет выделена в нашей стране, предположительно позволит задействовать по два частотных диапазона шириной 75 МГц (в полосе 1800 МГц) или 35 МГц (в полосе 900 МГц) — в полной аналогии с Европой. Остается надеяться, что и сервис HSDPA будет доступен нашим абонентам также достаточно скоро.

WiMAX - Worldwide interoperability for Microwave Access

Своим названием, которое можно перевести как «всемирное взаимодействие сетей для беспроводного доступа в микроволновом диапазоне», технология обязана, во-первых, своей направленности на реализацию так называемой связи «последней мили» (отсюда «взаимодействие сетей»), а, во-вторых, тому, что изначально (в июне 2004 года, когда разрабатывался стандарт 802.16) планировалось использовать частотный диапазон от 10 до 66 ГГц (отсюда - «микроволновый диапазон»). Однако впоследствии частотный диапазон был изменен на 2-11 ГГц (802.16d), и теперь частоты WiMAX перекрываются с частотами Wi-Fi (2,4 и 5,4 ГГц) и UWB, что, впрочем, не мешает им мирно сосуществовать в эфире, так как в каждой из этих технологий используются разные подходы к кодированию и передаче данных. Хотя, конечно, технология WiMAX во многом схожа с технологией Wi-Fi, впрочем, это объясняется тем, что подходов к увеличению пропускной способности при беспроводной передаче данных не так уж и много. Так что у инженеров, продвигающих технический прогресс вперед, имеется достаточно ограниченный набор инструментов, из которых, тем не менее, удается каждый раз сделать что-то новое.

В то же время, WiMAX не должна будет стать прямым конкурентом Wi-Fi-сетей, скорее, эта технология претендует на роль сильного конкурента технологиям передачи данных в сетях мобильной связи. Мобильная связь сегодня достигла планетарных масштабов - по некоторым оценкам, покрытие сетей сотовой связи достигает 70% поверхности земной суши, а количество пользователей мобильной связи приближается к двум миллиардам абонентов, что соответствует примерно трети всего населения Земли. При рассмотрении в таком ракурсе, очевидно, что у Wi-Fi-сетей мало шансов стать повсеместными, так как на обеспечение широкого покрытия понадобится слишком много узлов доступа, а это дорого и нецелесообразно. Но это вовсе не означает, что технология Wi-Fi является «ущербной» - её ниша еще совершенно не исчерпана, а спрос на высокую пропускную способность, предела роста которой пока не видно: уже доступная сейчас и обязательная в черновых спецификациях 802.11n технология MIMO позволяет достичь более 100 Мбит/с (в сетях 802.11g), а значит, Wi-Fi должна будет в обозримом будущем стать реальной альтернативой проводных локальных цифровых сетей.

Рис. 5. Доступные и планируемые частотные диапазоны для WiMAX.

Как и UMTS, WiMAX представляет собой целое семейство стандартов с шириной канала от 1,5 до 20 МГц. Согласно спецификациям IEEE 802.16d, принятым в июне 2004 года, предусмотрено три разных физических уровня (PHY): первый из них, 256-точечный FFT (FFT — Fast Fourier Transform, быстрое преобразование Фурье) OFDM, является обязательным. Также в семействе WiMAX представлены два необязательных стандарта: SC (Single-Carrier, одна несущая, что роднит этот стандарт с CDMA) и 2048 OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). OFDMA, к слову, представляет собой еще один, новый подход к мультиплексированию каналов связи и является развитием FDMA (Frequency Division Multiple Access), использовавшегося вместе с временным уплотнением (TDMA) в GSM.

Помимо мультиплексирования по ортогональным несущим (OFDM), в WiMAX заложена поддержка большего количества модуляционных схем - BPSK, QPSK, QAM16 и QAM64. В теоретическом случае максимального уровня сигнала, позволяющего использовать квадратурную модуляционную схему QAM64 и присутствия в системе только одного пользователя, которому будут предоставлены все 192 несущих шириной по 20 МГц каждая, пропускная способность связи такого пользователя с базовой станцией составит 75 Мбит/с. Однако в реальности, конечно, так не бывает - в первую очередь, пользователю никогда не будет доступно такое количество свободных частотных диапазонов (192*20=3840 МГц). О дальности связи разговор будет особый - об этом аспекте я упомяну далее, когда мы будем сравнивать WiMAX и HSDPA. Наиболее распространенным на сегодняшний день является диапазон 3,5 ГГц (3,3-3,6 ГГц), максимальная пропускная способность в котором, как нетрудно подсчитать, достигает 5,86 Мбит/с.

Еще одним важным отличием WiMAX от Wi-Fi, да и, в общем-то, от HSDPA, является возможность осуществления связи между терминалами, не находящимися на линии видимости друг друга. Это достигается путем использования огибания и отражения сигнала от препятствий, а также ретрансляции данных, направленных одному терминалу, на несколько других терминалов, из которых один или несколько находятся на линии видимости с адресатом. В чем-то этот подход схож с mesh-сетями, однако, в случае с WiMAX есть ограничения в виде необходимости связи определенных терминалов (узлов доступа или маршрутизаторов) с глобальной сетью (WAN), в то время как mesh-сети, как предполагается, будут самодостаточны. Пока, впрочем, существующие mesh-технологии являются закрытыми, но есть надежда, что к 2008 году в IEEE появится первый стандарт mesh-сетей.

Как и в последних вариантах сетей сотовой связи, в беспроводных цифровых сетях уделено большое внимание QoS, позволяющей приоритетизировать трафик. QoS WiMAX несколько отличается от QoS HSDPA: главным отличием первой от последней является механизм запросов и разрешений. В каждой группе пакетов предусмотрена пауза (contention slot), предназначенная для установления нового сеанса связи клиентским терминалом. Также частью QoS является алгоритм назначения модуляционной схемы для каждого абонента, причем восходящему и нисходящему трафику могут быть присвоены разные модуляционные схемы.

Кроме того, в WiMAX предусмотрены криптографические алгоритмы (позволю себе напомнить, что к Wi-Fi в области криптографии было очень много нареканий):

• Режим CBC: DES с 56-разрядным ключом, без аутентификации данных и 3-DES, 128
• Режим CBC: DES с 56-разрядным ключом, без аутентификации данных и RSA, 1024
• Режим CCM: без аутентификации данных и AES, 128

Pro & Contra

Дальность связи

Я намеренно перенес обсуждение дальности связи в завершающую часть статьи. Природа - штука упрямая, и, несмотря на все ухищрения, есть определенные вещи, которых добиться, прямо скажем, невозможно. Теоретически, дальность связи WiMAX может достигать 30 км (что сравнимо с коммерческим радиусом соты в стандарте GSM), а пропускная способность - 75 Мбит/с. Учитывая, что реальная полоса пропускания на порядки ниже, чем теоретическая, будем ориентироваться на приведенную выше оценку в 5,86 Мбит/с. Однако ни в коем случае не следует думать, будто на удалении в 30 км пропускная способность связи составит те же 5,86 Мбит/с, что составляли бы, скажем, на удалении в пятьсот метров. Чем дальше находится терминал от базовой станции, тем слабее сигнал (хуже соотношение сигнал/шум), значит, понижается уровень модуляционной схемы, уменьшается количество передаваемых в одном символе бит. Нельзя не учесть и того обстоятельства, что более высокочастотный сигнал поглощается воздухом сильнее, а значит, соотношение сигнал/шум у WiMAX на частоте 3,5 ГГц будет убывать с расстоянием быстрее, чем у GSM, с которым мы только что её сравнивали. Не лучше обстоят дела и у HSDPA, для которой, по некоторым оценкам, максимальная пропускная способность в 14,4 Мбит/с достигается на удалении менее одного километра от базовой станции, а на дистанции в 6 км скорость передачи данных падает до менее 1 Мбит/с. Принципиальное отличие HSDPA заключается в том, что в тех областях, где пользователю недоступна самая высокая пропускная способность, технология по-прежнему позволяет пользоваться сервисами передачи данных, но уже с меньшей пропускной способностью (на уровне WCDMA или GPRS/EDGE) - десятки килобит в секунду. Таким образом, нельзя сказать, что дальность связи является сильной стороной той или иной технологии, впрочем, стоит отметить возможность связи по WiMAX между станциями, не находящимися на линии прямой видимости друг с другом.

Количество пользователей

К действительно сильной стороне HSDPA следует отнести то обстоятельство, что технология изначально рассчитана на большое количество одновременных пользователей, в то время как WiMAX ограничивается рассмотрением десятков, в лучшем случае - сотен терминалов. Более того, эксперты предрекают WiMAX серьезные проблемы при наращивании количества пользователей в корпоративных сетях. Нельзя сказать, что HSDPA полностью лишена этих проблем. Если все абоненты вдруг решат одновременно закачать из Интернета по какому-нибудь большому файлу, это не может не отразиться на скорости закачки. Однако с использованием HSDPA (эту особенность технология унаследовала от CDMA) все пользователи просто испытают снижение скорости связи, в то время как в WiMAX в аналогичной ситуации нагрузка на маршрутизатор резко возрастает, и он может с ней не справиться.

Пропускная способность

Выигрыш в пропускной способности WiMAX у HSDPA на равном расстоянии от базовой станции пока не так очевиден. Это связано в первую очередь с тем, что для WiMAX доступно пока не так много частотных диапазонов. Однако если HSDPA, являясь эволюционным шагом в развитии WCDMA, приближается к порогу спектральной эффективности, то у WiMAX возможных путей развития значительно больше - это и новые частотные диапазоны (от 10 до 66 ГГц, помните?), и новые модуляционные схемы (а также комбинации с предыдущими), и MIMO (multiple-input-multiple output).

Мультимедиа

Способности обеих технологий передавать мультимедийные данные практически одинаковы. И в WiMAX, и в HSDPA есть QoS и приоритетизация трафика. А что предпочесть - голосовую связь в WCDMA/HSDPA или VoIP/WiMAX, с технической точки зрения, - дело вкуса. Но не с экономической - VoIP-трафик обойдется в сущие копейки по сравнению с трафиком WCDMA, который по-прежнему довольно дорог.

Безопасность

В HSDPA не предусмотрено дополнительных функций безопасности. Аутентификация пользователя производится по SIM (или R-UIM)-карте, а кодирование данных для разных пользователей, характерное для всех стандартов семейства CDMA, работает лучше любого криптографического алгоритма, но не в том случае, если желающий просмотреть конфиденциальные данные находится на базовой станции или каким-то образом получает от неё канальный код (чем вполне могут воспользоваться сотрудники правоохранительных органов). В WiMAX предусмотрена поддержка современных криптографических алгоритмов (AES с 1024-разрядным ключом, например), а это наверняка придется по вкусу корпоративным пользователям, которые хотят хранить свои данные в секрете от всех. Хотя, секретность эта, как известно, - до поры, до времени, ибо невзламываемых защит не бывает.

Заключение

Выделить среди двух рассмотренных здесь технологий однозначного фаворита - невозможно. И та, и другая обладают как сильными сторонами, так и недостатками. Можно отметить только то, что во всем мире HSDPA начала эксплуатироваться раньше WiMAX и уже, можно сказать, прижилась, в то время как в России - наоборот, WiMAX уже есть и используется, а когда появятся первые WCDMA-сети, не говоря о самой HSDPA, - сказать пока трудно.

Однако наличие на рынке двух конкурирующих технологий - это всегда хорошо, потому что, с одной стороны, стимулирует технический прогресс, а с другой - всегда ведет к снижению цен для потребителей, что, согласитесь, приятно.

Наш сервисный центр выполняет установку 3G антенн на территории Краснодара и Краснодарского края. Специализация в области установки антенного оборудования требует знания используемой материальной базы и заложенных в эту материальную базу технологий. Одна из технологий, используемых для повышения скорости передачи данных в беспроводные сетях, именуется HSPA+ . Вот и давайте разберёмся что такое эта технология HSPA+.

Концептуально. Операторы мобильной связи искали способ повышения прибыльности своего бизнеса предоставления услуг мобильной связи. И нашли его — это предоставление услуг беспроводной передачи данных. Для таковой передачи данных операторы выбрали существующую на рынке оборудования передачи данных технологию. Когда-то такой технологией был GPRS, потом его сменил EDGE …. в дальнейшем технологии сменяли друг друга и доросли наконец до способа передачи данных, именуемого 3G. По своим характеристикам 3G оказался таков, что устраивал и операторов связи (по параметрам цены внедрения и эксплуатации) и абонентов (по параметрам цены покупки оборудования/скорости/размера абонентской платы).

В общем — случилось так, что 3G оказался настолько хорош, что его стали «прокачивать», модернизировать. И в рамках оборудования 3 Generation появилась технология приёмо-передачи HSPA.

HSPA (High-Speed Packet Access) — высокоскоростной пакетный доступ — технология, которая сочетает в себе возможность высокоскоростного пакетного доступа в нисходящем канале (HSDPA — High —Speed Downlink Packet Access ) и возможность высокоскоростного пакетного доступа в восходящем (HSUPA — High —Speed Uplink Packet Access ) канале.

Нисходящий канал (Downlink ) — это канал получения данных абонентским устройством.

Восходящий канал (Uplink ) — это канал передачи данных абонентским устройством.

Скорость передачи данных для HSDPA может достигать значения 14,4 Мбит/с , для HSUPA – 5,76 Мбит/с . Технология HSPA позволяет также увеличить пропускную способность сетей UMTS и значительно понизить величину временной задержки. Для использования всего потенциала широкой полосы WCDMA (5 МГц) характеристики использующих технологию HSPA радиокоммуникационных сетей (спектральная эффективность, максимальная скорость обмена данных и временная задержка) будут в дальнейшем улучшаться.

HSPA+ (аббревиатура от англ. Evolved High-Speed Packet Access , т.е., развитый высокоскоростной пакетный доступ») - представляет собой развитие технологии HSPA. В некоторых источниках технологию HSPA+ относят к поколению 3.75G, т.о., указывая на то, что по своим характеристикам она приблизилась к возможностям сетей четвертого поколения (4G).

Развитость HSPA+ по отношению к обычной HSPA заключается в том, что добавлены более сложные модуляции более высокого порядка — 16QAM (uplink) / 64QAM (downlink), добавлена технология использование нескольких антенн для нисходящего канала (мультивход/мультивыход или т.н. MIMO). Модифицирован протокол, что позволяет обеспечить поддержку бОльшего числа находящихся на связи пользователей сети. Применение описанных улучшений позволяет в оптимальных условиях достигать максимальной скорости передачи данных в нисходящем канале 28 Мбит/с, а в исходящем – 11,5 Мбит/с при длительности времени на передачу и подтверждение менее 30 мс (т.н. PING).

Перечисленные выше нововведения относятся к HSPA+ выпуска 7 3GPP.

В дальнейшем HSPA+ редакции 7 3GPP была модернизирована. Важнейшим новшеством стало появление возможности работы с двумя несущими (dual carrier или иначе ) в нисходящем канале и совместное использование схемы с несколькими антеннами (MIMO) и модуляционной схемы 64QAM. Обе эти особенности дают возможность добиться максимальной скорости передачи данных в нисходящем канале 42,2 Мбит/с .

Источник иллюстрации — www.sibir-ix.ru

При этом коммутация голосовых каналов по технологии HSPA обеспечивает оптимальную поддержку телефонных сервисов в любой использующей ее cети радиосвязи с пакетной коммутацией. Кроме того, за счет формирования общего улучшенного выделенного канала (E-DCH) для состояния CELL_FACH и проведения модификаций уровня 2 в восходящем канале еще более снижено время задержки.

Перечисленные нововведения относятся уже к HSPA+ выпуска 8 3GPP.

Приведенные возможности технологии HSPA+ впечатляют. Те скорости, которые достижимы с её применением, потенциально могут обеспечить пользователям весьма комфортное пребывание в сети интернет. Но развитие технологий не стоит на месте, и уже запланирован следующий её «апгрейд». Планы разработчиков по развитию технологии (ROAD MAP) приведены в изображении ниже:

Как можно убедиться — технологии скоростного интернета намерены развивать и дальше. Так что при грамотном их внедрении можно рассчитывать на повышение скорости доступа в интернет и главное — на его распространение не только в крупных городах, но и на других территориях нашей необъятной страны не избалованных скоростным проводным интернетом.

P.S. — ВНИМАНИЕ! Данный материал ещё не закончен. Может быть исправлен и доработан. Ко всем приведенным в нем фактам следует отнестись критически и в том случае, если Вы обнаружили в нем ошибки, пожалуйста, укажите на них в комментариях — исправим.

————————————————————————

Карнизы в Краснодаре — изделия не нержавеющей стали

————————————————————————

Статьи и Лайфхаки

При покупке мобильного устройства возникает вопрос, что такое hsdpa в телефоне ? Это современная технология пакетной передачи информации к сотовому телефону от базовой станции специальным методом. Данный метод модуляции позволяет достичь довольно высоких скоростей поставки информации (до 14 Мегабит в секунду) по направлению «вниз». Конечно, практически скорость передачи информации в сетях сотовых операторов не превышает 7,2 Мегабит в секунду. И тем, кто думает, стоит обратить внимание на возможности доступа в интернет через телефон, даже если раньше он ими не пользовался.

Назначение hsdpa технологии, возможности телефона

Hsdpa позволяет обеспечить высокоскоростную поставку, превышающую технологию UMTS в десятки раз. Это значимый шаг вперед стандарта, наиболее распространенного в беспроводной связи. Сегодня это максимально быстро развертывающаяся технология как по числу пользователей, так и по количеству сетей, которые формируются на ее базе.

Спецификация технологии hsdpa содержит описание формата, который называется "высокоскоростным транспортным каналом множественного доступа вниз сходящей связи". Новый канал, резко повышая скорость передачи информации, полностью исключает различные задержки.

Жителям небольших городов и поселков в обыденной жизни пользы от наличия в телефоне hsdpa практически нет. При этом она существенно повышает стоимость мобильного устройства. Перед приобретением аппарата необходимо уточнить, что такое hsdpa в телефоне и есть ли в регионе вашего проживания такое покрытие, ведь деньги могут быть потрачены зря.

Особенности hsdpa технологии, которой оснащен телефон

Основная особенность этой технологии: огромному числу пользователей предоставляются более высокоскоростные передачи больших объемов данных по направлению «вниз». Кроме того, существенно возросла скорость обмена информацией (доступ во всемирную сеть через мобильный телефон, точная загрузка данных) и значительно улучшилось качество предоставляемых услуг.Теперь ими могут воспользоваться даже те, кто не знает, а не только любители экстремальных экспериментов с гаджетами.

Samsung - первый аппарат с поддержкой hsdpa, появившийся в 2006 году. Массовый выпуск hsdpa-моделей (Nokia и Sony) начался в 2007 году. Ранее разработчики могли обеспечить только высокие скорости загрузки, а последующая передача данных в сеть от устройства пользователя (т.е. закачка) имела ограниченную скорость. Именно для повышения скорости закачки и была разработана hsdpa надстройка.

Высокоскоростная передача ощутимо расширяет возможности мобильного телефона: можно воспользоваться видеосвязью, смотреть цифровое телевидение, а чтобы загрузить MP3-файл, понадобится минимальный промежуток времени. Чтобы в мобильном устройстве реализовать все преимущества этой технологии, нужна hsdpa поддержка провайдером данной мобильной связи.

2011. velcom разгоняет 3G+ сеть в Беларуси

Белорусский 3G оператор velcom начал внедрения второго радиочастотного канала UMTS в сотовой сети оператора (это практически удвоит пропускную способность сети). Одновременно оператор проводит внедрение новой технологии Dual-Carrier HSDPA в сети 3G+. Эта технология является эволюционным развитием HSDPA/HSPA+. Значительно повышается эффективность использования канала, нагрузка распределяется более равномерно. Максимальная теоретическая скорость и пропускная способность сектора базовой станции с DC-HSDPA достигает до 42 Мбит/c. В реальных условиях в мобильной сети оператора абонент, используя модем с поддержкой функционала технологии, будет иметь возможность увеличить скорость до двух раз по сравнению со средней скоростью загрузки в данном секторе, получаемой с использованием обычного модема HSPA+.

2010. МегаФон запустил 3G в Кабардино-Балкарии

МегаФон запустил в эксплуатацию сеть 3G/HSDPA в Кабардино-Балкарии. Покрытие сети 3G обеспечено в городах: Нальчик, Баксан, Прохладный, Майский, Терек и Приэльбрусье. На данный момент оператор установил несколько десятков базовых станций, которые позволили обеспечить покрытием «порядка 85% территории республики». В 2011 году работы по наращиванию покрытия планируется продолжить. Скорость передачи данных в сети нового поколения может достигать 3.6 Мбит/с. В рамках предновогодней акции «Модем бесплатно» абоненты «МегаФона» могут получить 3G-модем и пакет интернет-трафика на 6 месяцев. Число абонентов в сети Кавказского филиала ОАО «МегаФон» составляет более 8.8 млн человек.

2010. МегаФон запустил сеть 3G в Орле

МегаФон запустил 3G/HSPDA сеть в Орле. Сеть МегаФона позволяет передавать данные со скоростью до 7,2 мбит/c. При этом, заявили в Орловском филиале, скорость в перспективе может быть увеличена до 14,2 Мбит/с, что позволит сделать мобильный Интернет еще более надежным и удобным. В недалеком будущем расширится и список услуг, предоставляемых «МегаФоном». В ближайшие месяцы территория покрытия будет расширена за счет таких городов, как Ливны, Мценск и Болхов. Во всех районных городах Орловской области сеть 3,5G от «МегаФона» появится до конца года.

2009. Мегафон построит HSDPA сеть во Владивостоке в следующем году

Коммерческий директор Дальневосточного филиала МегаФон, Николай Белогубец, сообщил, что 3G сеть компании будет полноценно работать во Владивостоке в 2010 году. Сейчас сетью третьего поколения, поддерживающей технологию HSDPA, покрыта центральная часть города. Интересно, что кроме доступа в интернет, во Владивостоке 3G абоненты МегаФона bvt.n возможность пользоваться мобильным телевидением. Услуга "Видео-портал" включает в себя информационные, развлекательные, познавательные, образовательные, музыкальные программы и видеоролики.

2009. МегаФон запустил 3G в Нижнем Новгороде

МегаФон запустила в Нижнем Новгороде в коммерческую эксплуатацию полномасштабную сеть третьего поколения в расширении HSDPA (3,5G). Сеть покрывает всю территорию города. Всего на территории Нижегородской области МегаФоном установлено 200 базовых станций HSDPA. Уже в декабре преимущества сети связи нового поколения смогут оценить не только нижегородцы, но и жители Кстова, Бора, Дзержинска и Арзамаса. В сетях 3,5G «МегаФон» внедрена подсистема радиодоступа UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network. Оборудование, обеспечивающее покрытие всей территории Нижнего Новгорода предоставлено компанией Nokia Siemens Networks (NSN). Сетевая инфраструктура за счет применения технологии HSDPA в настоящее время позволяет достигать скорости передачи данных до 3.6 Мбит/c. В перспективе за счет расширения существующего программного обеспечения скорость доступа в Интернет может быть увеличена до 14,2 Мбит/с.

2009. Мегафон расширяет 3G покрытие в Подмосковье

МегаФон ввел в эксплуатацию базовые станции 3G в подмосковных городах Павловский Посад (ул. Интернациональная) и Солнечногорск (ул. Баранова). Кроме того, к сети 3G подключен поселок Большие Дворы Павлово-Посадского района. В городе Пушкино к действующим объектам связи добавились новые базовые станции на улицах Институтская и Рабочая, а также в районе 35 километра Ярославского шоссе. В Москве первым подземным объектом, включенным в зону действия новой сети, стала станция метро «Щукинская». Напомним, 3G сеть Мегафона работает в стандарте HSDPA и обеспечивает (пиковую) скорость передачи данных до 7,2 Мбит в секунду.

2008. Intrinsyc выпустила платформу Soleus с поддержкой HSDPA и HSUPA

Intrinsyc Software International, разработчик программного обеспечения для беспроводных сетей, объявил о выпуске Soleus версии 1.50. Soleus - программная платформа для смартфонов, GPS PND с подключением к сети и карманных медиа-центров на базе Windows Embedded CE. Версия 1.50 даст возможность производителям разрабатывать телефоны, которые будут поддерживать высокоскоростные подключения HSDPA и HSUPA (3G/3.5G). При этом разработчик может выделиться благодаря созданию уникального пользовательского интерфейса (UI) и приложений. Последняя версия Soleus может быть объединена с Microsoft Windows Embedded NavReady в целях создания оптимизированного решение для разработки GPS PND с подключением к сети.

2008. Vodafone демонстрирует сеть HSDPA/HSUPA со скоростью 28,8 Мбит/с

Оператор Vodafone в партнерстве с Ericsson демонстрируют HSDPA сеть со скоростью 28,8 Мбит/с. Тестовая сеть развернута на выставке CeBIT. Цифра 28,8 Мбит/с справедлива только для скачиваемых данных. Закачка происходит на скорости 2 Мбит/с. Сейчас у немецкого оператора одна из крупнейших 3G-сетей в стране. Пользователи в 2250 городах (около 80% населения Германии) могут передавать данные через сотовые сети на скорости до 3,6 Мбит/с. Более быстрые базовые станции, предлагающие скачивать данные на скорости до 7,2 Мбит/с, установлены в крупнейших аэропортах, выставочных центрах, вокзалах и других подобных местах. Всего имеется 350 таких базовых станций. Поддержка HSUPA, позволяющей закачивать данные на скорости до 1,45 Мбит/с, доступна примерно на половине территории, где есть 3G.

2007. Первая российская сеть 3G/HSDPA начала функционировать в Санкт-Петербурге

В 3G сети МегаФона на территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области внедрена подсистема радиодоступа UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network), включающая 30 базовых станций. Оборудование для первого фрагмента сети, обеспечивающего зонтичное покрытие территории Санкт-Петербурга и части Ленинградской области, предоставлено Nokia Siemens Networks. В городе услуги 3G доступны в Центральном и Василеостровском районах, на важнейших транспортных узлах (вокзалы, аэропорты «Пулково 1», «Пулково 2»), а также в г. Пушкин. Сетевая инфраструктура за счет применения технологии третьего с половиной поколения (3,5G) HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) в настоящее время позволяет достигать скорости передачи данных до 3.6 Мбит/c.

2007. Запущена первая в СНГ сеть HSDPA

Объявлено об успешном запуске таджикской компанией Tacom, входящей в холдинг "ВымпелКом", коммерческой сотовой 3,5G-сети на базе оборудования Huawei. Опорная сеть базируется на конвергентных мобильных коммутаторах Huawei Softswitch. Наряду с выбором решений для инфраструктуры сети, которые позволили обеспечить качественное покрытие в ключевых районах республики, без внимания не остался и вопрос 3G-терминалов. Компания Huawei предлагает несколько типов недорогих абонентских терминалов, работающих в режимах GSM, WCDMA, а также двухдиапазонные телефоны 2G/3G. Недорогие абонентские устройства позволят сделать весь спектр услуг третьего поколения доступным массовому потребителю. В 2006 году компания Huawei заключила 28 контрактов на развертывание сетей UMTS/HSPA, 16 из которых заключены с европейскими операторами. Всего Huawei подписала 50 соглашений по построению сетей следующего поколения. Построение коммерческой 3,5G-сети "ВымпелКом" в Таджикистане укрепит позиции Huawei на рынке стран СНГ.

2006. "МегаФон" и Nokia внедрили технологию HSDPA в Санкт-Петербурге

Жители города Санкт-Петербурга, а также многочисленные посетители международной выставки «ИнфоКом – 2006» стали свидетелем довольно интересного события в сфере 3G-сетей. Две компании «МегаФон Северо-Запад» и Nokia продемонстрировали передачу данных со скоростью 3.6 Мбит в секунду с применением технологии HSDPA (High Speed Downlink Packet Access). Для проведения эксперимента использовалось сетевое оборудование Nokia (5 базовых станций, радиоконтроллер RNC, узел передачи данных 3G-SGSN и медиа-шлюз MGW). По замыслу Nokia, теоретически данные можно разогнать до 14,4 Мбит/c, но это пока дело будущего.

2006. Alcatel демонстрирует технологии HSDPA и IMS в России

Для демонстрации использовалась беспроводная карта HSDPA, предоставленная партнером Alcatel компанией Option. Эта карта поддерживает беспроводную передачу данных (включая потоковое видео) со скоростью 3,6 мбит/с на пользовательские терминалы любых категорий, определенных стандартом 3GPP. Особенно важной является поддержка терминалов категорий 8 и 10, поддерживающих скорости 7,2 мбит/с и 14,4 мбит/с без изменений в существующей сети. Это еще раз показывает возможности Alcatel в сфере разработки комплексных решений, использующих все преимущества технологии HSDPA. Мультистандартные системы беспроводного доступа Alcatel EvoliumTM поддерживают одновременную работу решений GSM/EDGE и 3G на единой аппаратной платформе. Кроме того, модульное программное обеспечение позволяет гладко и беспрепятственно внедрять стандарты HSDPA/HSUPA по мере готовности местного рынка. В результате оператор получает экономичную и эффективную систему, готовую к будущему развитию технологий.

2006. Nortel демонстрирует 3,6-мегабитную технологию HSDPA

Специалисты корпорации Nortel Networks провели во Франции "живую" демонстрации мобильного соединения, осуществляющего передачу данных с быстродействием 3,6 Мбит/с. Для этого применялись коммерчески доступные продукты, поддерживающие технологию High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA), которая используется некоторыми операторами сотовой связи для модернизации сетей GSM. Находящийся в движущемся автомобиле ноутбук, оснащенный PC-картой компании Option NV с HSDPA-микросхемой Qualcomm, обеспечил работу типичных приложений мобильных пользователей, загрузку MP3-файлов, воспроизведение с высоким разрешением видео по запросу, а также просмотр телевизионных программ. В Nortel утверждают, что это первое использование в реальных условиях HSDPA-карты с такой скоростью передачи данных. В предыдущих демонстрациях, проводимых Nortel и Qualcomm, где также было показано 3,6-мегабитное соединение, применялось экспериментальное оборудование.

2005. Переход к HSDPA произойдет быстрее, чем шел к 3G-сетям

Переход от сетей 3G к высокоскоростной технологии High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) будет происходить намного быстрее, чем замена GSM-сетей сетями 3G. Об этом заявил представитель компании Nokia на конференции Mobility Conference 2005, проходящей в Мадриде, сообщает информационное издание VnuNet. Модернизация сетей к технологии HSDPA является более простым шагом, поскольку требует, в основном, замены программного обеспечения, в то время как замена аппаратной части будет незначительной. HSDPA-доступ может обеспечить полосу пропускания на уровне 10 Мбит/с.

03.10.2015

Сотовые беспроводные сети стали использоваться операторами для выхода Интернет достаточно давно. Сначала скорости передачи данных не поражали воображение, иными словами "интернет был медленным ". В сетях первого поколения 1G скорость не превышала 9600 Бит/с, т.е. меньше 10 Кбит/с. Однако, рынок рос, сетевые услуги становилось всё более и более востребованными, соответственно расли и объёмы информации, требовались более высокие скорости. В сетях второго поколения 2G было реализовано несколько стандартнов, некоторые из которых используются до сих пор: GPRS (до 171,2 Кбит/с) и EDGE (до 384 Кбит/с). В современных реалиях такие скорости конечно уже не могут отвечать возросшим потребностям пользователей. Наиболее растространёнными сетями в России сейчас являются сотовые сети стандарта 3G.

Однако, 3G тоже бывает разный. Рассмотрим все популярные стандарты в сетях 3G.

UMTS

Основной несущей частотой в стандарте 3G является 2100 МГц, а точнее диапазон 2110-2200 МГц. Для UMTS характерная ширина канала 5 МГц. Скорость доступа в Интернет в режиме UMTS не превышает 2 Мбит/с.

HSDPA

Этот стандарт так же можно отнести к первому поколенияю сетей 3G, но он уже значительно быстрее UMTS. Пропускная способность в начальной версии HSDPA (High- SpeedDownlinkPacketAccess ) составила 1,8 Мбит/с, но наибольшее распространение, в том числе и в нашей стране, получила вторая версия HSDPA со скоростью до 3,6 Мбит/с. Было выпущено достаточно много 3G модемов именно с такими скоростными характеристиками. Многие из этих "динозавров" используются до сих пор. Следующим развитием стандартна HSDPA стало достижение скорости 7,2 Мбит/с, а затем 14,4 Мбит/с. Это уже вполне неплохие скорости, но следует понимать, что это теоритический пропускной канал, реальные скорости обычно значительно меньше. Апогеем эволюции HSDPA стал его двухканальный вариант, называемый также DC-HSDPA, скорость достигла 28,8 Мбит/с. Сети 3G HSDPA/DC-HSDPA активно используются и сейчас во многих регионах России, однако при модернизации уступают своё место или HSPA+, или уже сразу 4G LTE.

HSPA+

Технология базируется на предшествующем стандарте HSDPA, однако позволяет получить значительно большую скорость. Уже в стартовом варианте HSPA+ (High Speed Packet Access) даёт скорость до 21,6 Мбит/с. Именно такой вариант сейчас в основном используется в сетях 3G. Ширина канала также составлят 5 МГц, и все современные поддерживают данный режим работы. Многие относят сети HSPA+ к так называемому переходному поколению 3.5G .

DC-HSPA+

Самый быстрый из используемых стандартов сетей 3G. По сути это двухканальный HSPA+ с шириной канала 10 МГц. Соответственно и максимальная скорость в 2 раза выше - 42,2 Мбит/с. Такие сети часто называют даже 3.75G , т.е. уже почти 4G. И действительно, в сетях DC-HSPA+ реальная скорост доступа в Интернет часто сопоставима с средними показателями 4G.

Всё современное , представленное на нашем сайте, поддерживает все режимы работы в сетях 3G: UMTS, HSDPA, HSPA+, DC-HSPA+. Всё зависит от конкретной сети конкретного оператора в Вашем конкретном месте. Чтобы подобрать оптимальное решение для 3G интернета, обратитесь к нашим специалистам.