Брякотнин Николай Александрович

Иркутский национальный исследовательский технический университет, Россия

Четвертое поколение мобильной сети. Сравнительный анализ основных показателей третьего и четвертого поколения мобильных сетей.

Аннотация. В данной статье рассмотрены основные принципы работы мобильных сетей четвертого поколения. Проведен сравнительный анализ, в результате которого обозначены преимущества и недостатки по основным показателям сети третьего и четвертого поколений. Выявлены проблемы развития сетей 4G.

Ключевые слова: 4G, LTE, скорость, сеть, пропускная способность, обмен данными, мобильные сети.

4G - четвёртое поколение мобильной связи, характеризующееся высокой скоростью передачи данных и повышенным качеством голосовой связи.

К 4G поколению относятся такие технологии, которые позволяют передавать данные на скорости, превышающей 100 Мбит/с. Примерами технологий 4G являются Wi-Fi и WiMax. Такие технологии имеют предел скорости передачи данных, он составляет 1 Гбит/с. В сети второго поколения(2G) скорость передачи данных составляет 240 Кбит/с, в 3G - около 10 Мбит/с.

В последнее время четвертое поколение мобильной сети получило широкое использование и применение у операторов мобильной связи и производителей мобильных телефонов, этим и объясняется актуальность темы исследования.

Технология G основана на протоколах пакетной передачи данных. Для того, чтобы отправить данные применяют протокол IPv6. Для передачи данных используются частоты 40 и 60 GHz. При чистом приёме и отправке планируется применение адаптивных антен, подстраивающихся под определенную станцию.

Международный союз телекоммуникаций формулирует технологию 4G как технологию беспроводной коммуникации, позволяющей достигать скорости в 1 Гбит/с, при условии, что источник или приемник находятся в движении и до 100 Мбит/с когда данными обмениваются два мобильных устройства. Так как при передаче данных в 4G используется протокол IPv6 (IP версии 6), значительно облегчается работа сети, особенно если они различных типов.

Для достижения высокой скорости применяются частоты 40 и 60 GHz. Создатели приемопередающего оборудования для 4G применили испытанный в цифровом вещании прием - технологию мультиплексирования с ортогональным разделением частот OFDM. Данный метод использования сигнала позволил в значительной степени уплотнить данные без помех и искажений. При этом происходит разбиение по частотам с соблюдением ортогональности: максимум каждой несущей волны приходится на тот момент, соседние в котором, имеют значение нуля. Таким образом можно исключить их взаимодействие, а также более эффективно использовать спектр частот - не нужны защитные противоинтерференционные полосы. При передаче сигнала используется модуляция со сдвигом фазы (PSK и ее разновидности), за счет чего пересылается большее количество информации за тот же промежуток времени, или квадратно амплитудная (QAM), более современная и позволяющая выжать максимум из пропускной способности канала. В зависимости от необходимой скорости и условий приема можно выбрать конкретный тип. Сигнал будет разбит на определенное количество параллельных потоков при отправке и будет собран при приеме.

Ведущие операторы мобильных сетей и производителей телефонов договорились о применении единого стандарта передачи данных по LTE (Long Term Evolution)

Применение единого стандарта предоставит стабильность роуминга и мобильных операторов, это необходимо для плавного перехода от сетей GSM и HSDPA к стандарту LTE. Большинство компаний анонсировали модемы для данного типа сетей. Такие модемы используют дополнительные возможности скорости в каналах. Теоретическая скорость каналов составляет 326,4 Мбит/с на закачку, и 172,8 Мбит/с на отдачу.

На данный момент наибольшее распространение имеют смартфоны с мобильной сетью третьего поколения, то есть поддерживают технологии 3G. Однако, идет активное развитие сети 4G и смартфонов, поддерживающих работу с ней. Такая тенденция появилась из-за ряда характеристик 3G и 4G сетей.

1) Скорость. Скорость 3G зависит от зоны охвата сети. На сегодняшний день скорость передачи 4G в 4 раза быстрее, чем это возможно в сетях 3G. Многие эксперты полагают, что сети 4G, которые существуют в настоящий момент - это идеально работающие и передовые сети 3G. На самом деле сеть 4G будет работать в 10 раз быстрее, чем нынешние сети 3G.

2) Сеть. С появлением сетей 3G у пользователей смартфонов появилась возможность разговаривать и осуществлять передачу данных одновременно на более высоких скоростях. За счет увеличения скорости передачи данных в сетях 4G, пользователь получает возможность игры в онлайн игры и использования мультимедиа контента через интернет.

3) Пропускная способность. Частота передачи данных в 3G и 4G сетях является примерно одинаковой и составляет 5 - 20 МГц. Однако, для сети 4G, скорость передачи данных была увеличена до уровня в 100 Мбит при передвижении на транспортных средствах и до 1 Гбит/с для стационарных систем и передвигающихся пешком пользователей. Перечисленные показатели, установлены Международным союзом электросвязи (МСЭ) и составляют 2 Мбит/с для стационарных систем или идущих пользователей и 384 Кбит/с в движущемся автомобиле в сетях 3G.

Литература:

1. Бертсекас Д. Сети передачи данных / Д. Бертсекас, Р. Галлагер - пер. с англ. - М.: Мир, 2003. - 562 c.

2. Григорьев В.А. Сети и системы радиодоступа / В.А. Григорьев, О.И. Лагутенко, Ю.А. Распаев. - М.: Эко-Трендз, 2005. - 384 с.

3. Олифер В.Г. Основы сетей передачи данных / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер.- Интернет-университет информационных технологий, 2005.