Технологія 4G
Реферат
Технологія 4G
Вступ
пристрій комунікативний обладнання
4G (англ. 4th Generation) - четверте покоління
пересувного (мобільного) радіозв'язку наступник стандартів, які належать до 3G
та 2G. Перший прихід поколінь відбувався при переході з аналогових (1G) до
цифрових стандартів передачі на початку 1990-х. Наступний крок (3G) приніс
підтримку мультимедіа, передачу з розширеним спектром. Очікуваний перехід до 4G
принесе All-IP із комутацією пакетів, мобільний широкосмуговий доступ із швидкостями
до гігабіта за секунду при передаванні із використанням декількох несучих.
1. Ознайомлення з технологією 4G
Специфікації будь-якого покоління зв'язку, як
правило, відносяться до зміни фундаментального характеру обслуговування,
несумісним технологіям передачі, більш високим піковим бітрейтом, новими
смугами частот, більш широким каналом смуги пропускання, яка виражається в
одиницях частоти - герцах, а також більшою ємністю для множинної одночасної
передачі даних (більш високою спектральною ефективністю, вимірюваної в біт/с /
Гц/сектор).
Нові покоління мобільного зв'язку починали
розроблятися практично через кожні десять років з моменту переходу від розробок
першого покоління аналогових стільникових мереж в 1970-х роках (1G) до мереж з
цифровою передачею (2G) в 1980-х роках. Від початку розробок до реального
впровадження проходило достатня кількість часу (наприклад, мережі 1G були
впроваджені в 1984 році, мережі 2G - в 1991 році). У 1990-х роках почав
розроблятися стандарт 3G, заснований на методі множинного доступу з кодовим
поділом каналів (CDMA); він був впроваджений тільки в 2000-х роках (у Росії - в
2002 році). Мережі покоління 4G, засновані на IP-протоколі, стали розроблятися
в 2000 році і почали впроваджуватися в багатьох країнах з 2010 року.
У березні 2008 року сектор радіозв'язку
Міжнародного союзу електрозв'язку (ITU-R) визначив ряд вимог для стандарту
міжнародного рухомого бездротового широкосмугового зв'язку 4G, що отримав назву
специфікацій International Mobile Telecommunications Advanced (IMT-Advanced),
зокрема встановивши вимоги до швидкості передачі даних для обслуговування
абонентів: швидкість 100 Мбіт/с повинна надаватися високорухомим абонентам
(наприклад, поїздам і автомобілям), а абонентам з невеликою рухливістю
(наприклад пішоходам і фіксованим абонентам) повинна надаватися швидкість 1
Гбіт/с.
Так як перші версії мобільного WiMAX і LTE
підтримують швидкості значно менше 1 Гбіт/с, їх не можна назвати технологіями,
відповідними IMT-Advanced, хоча вони часто згадуються постачальниками послуг,
як технології 4G. 6 грудня 2010 МСЕ-Р визнав, що найбільш просунуті технології
розглядають як «4G», хоча цей термін не визначений [2].
Основні дослідження при створенні систем зв'язку
четвертого покоління ведуться в напрямку використання технології ортогонального
частотного ущільнення OFDM. Крім того, для максимальної швидкості передачі
використовується технологія передачі даних за допомогою N антен і їх прийому М
антенами - MIMO. При даній технології передавальні і приймальні антени
рознесені так, щоб досягти слабкої кореляції між сусідніми антенами.
G технології LTE, WiMAX (не потрібно сім-карта) в
діапазоні 450 МГц.
Системи зв'язку 4G засновані на пакетних
протоколах передачі даних. Для пересилання даних використовується протокол
IPv4; в майбутньому планується підтримка IPv6.
Вимоги IMT-Advanced
Передові міжнародні мобільні телекомунікаційні
системи (IMT-Advanced), визначені сектором радіозв'язку МСЕ, повинні
відповідати деяким вимогам, щоб вважатися мережами покоління 4G [1]:
повинні ґрунтуватися на комутації пакетів,
використовуючи протоколи IP;
пікові швидкості передачі даних від 100 Мбіт/с
для користувачів з високою мобільністю (від 10 км/год до 120 км/год) і від 1
Гбіт/с для користувачів з низькою мобільністю (до 10 км/год);
використовуються динамічно колективні мережеві
ресурси для підтримки більшої кількості одночасних підключень до однієї соти;
їх масштабована смуга частот каналу 40 МГц;
- висока якість мобільних послуг [1].
2. Технологія 4G в Україні
В технології WiMAX на ринку непроста доля.
Яскравий запуск, великі перспективи, серйозні обіцянки. Але чи то технологія
виявилася недостатньо хороша, чи то криза завадила, але українські провайдери,
що працюють за цією технологією, вже не будують національних планів, а
зосередилися на покритті локальних зон з високим попитом на швидкісний
Інтернет. Добре це чи погано - складно сказати, але WIMAX провайдери принаймні
намацали нішу, в якій вони можуть розвиватися. Висока швидкість і безлімітні
тарифи - ось головні козирі FreshTel і Giraffe (раніше Intellecom) сьогодні.
Але отримати ці переваги непросто - покриття навіть через три роки після
запуску все ще мало де доступно. З цього і почнемо.
На сьогоднішній день покриття FreshTel є в таких
населених пунктах як Біла Церква, Велика Олександрівка, Бориспіль, Боярка,
Бровари, Буча, Вишгород, Вінниця, Віта-Поштова, Володимирець, Гоголів, Гора,
Гребінки, Донецьк, Житомир, Зимова Вода, Івано-Франківськ, Ірпінь, Київ,
Кіровоград, Красилівка, Мерефа, Нікополь, Ніжин, Обухів, Полтава, Рудно,
Сквира, Старі Петрівці, Тисмениця, Чернігів. Найближчим часом планується
покрити такі населені пункти: Велика Димерка, Виноградів, Іршава, Калинівка,
Минай, Нові Петрівці, Новоселиця, Підгірці, Пісочин, Харків, Хуст, Чернівці.
Карта покриття оператора FreshTel
У свою чергу, покриття Giraffe присутнє в таких
населених пунктах: Андрушівка, Біла Церква, Білгород-Дністровський, Боярка,
Вишгород, Вінниця, Глобине, Городок, Дніпропетровськ, Донецьк, Житомир,
Запоріжжя, Івано-Франківськ, Іллічівськ, Київ, Комінтернівське, Краматорськ,
Кременчук, Львів, Люботин, Маріуполь, Миколаїв, Одеса, Пісочин, Полтава, Суми,
Тарасівка, Харків, Черкаси, Чернігів, Південне.
Карта покриття оператора Giraffe (Intellecom)
На жаль, перелік населених пунктів з покриттям
FreshTel і Giraffe не повинен вводити в оману - щільність і якість покриття там
невисокі. Основні причини - недостатня поки кількість базових станцій, відносно
висока частота роботи операторів - 3,5 ГГц для FreshTel і 2,3 ГГц для Giraffe,
що ускладнює проникнення сигналу в приміщення [3].
. LTE в світі
Нещодавня доповідь компанії Global Mobile
Suppliers Association про поточний стан справ бездротового покриття Інтернет
4-го покоління LTE ще раз підтвердив стрімкий розвиток технології, яка на
сьогоднішній день покриває 100 країн світу. Доступ до 4G мереж забезпечують на
сьогоднішній день 268 різних операторів.
Стрімке зростання почалося ще в 2012 році, коли
мережа зросла в масштабах на 56%. Останніми зафіксованими країнами, які почали
використовувати LTE мережі є Перу, Камбоджа, Гана і Замбія. До кінця 2013 року
вдалося зафіксувати цифру в 157 мільйонів активних користувачів
високошвидкісного підключення 4G. Якщо врахувати факт, що в світі більше 200
країн і 7 мільярдів жителів, сегмент зростання LTE дуже перспективний і на 2014
рік його розвиток досягне ще на 30%.
Країни світу з LTE
Очікується, що до кінця 2014 року LTE мережами
будуть орудувати понад 350 різних операторів по всьому світу. На карті ви
можете вже наочно побачити, в яких країнах 4G активно функціонує (червоний
колір), а до яких уряд активно готується перейти до сучасних технологій
забезпечення бездротового доступу до Інтернету (синій колір). Сірим кольором
позначені країни, які тільки планують перейти на LTE, а від країн, позначених
білим кольором ще ніяких заявок не надходило.
Зростання пристроїв з підтримкою LTE
Число різновидностей абонентських пристроїв в
світі зросло до 2646 станом на 16.02.2015 / GSA (рис. 3.2) [4].
Зростання абонентських пристроїв з підтримкою LTE
Найбільший сегмент ринку - це смартфони, їх на
ринок вже випустили 1395 різновидів (включаючи операторські і частотні версії).
Це 52,7% всіх типів пристроїв з підтримкою LTE. Також швидко ростуть сегменти
мобільних роутерів і планшетів (рис. 3.3).
Процентне співвідношення абонентських пристроїв з
LTE
4. Можливості та особливості технології
Нові можливості в передачі величезних обсягів
даних, які надаються технологіями 4G, вже зараз змушують постачальників
мобільного контенту задуматися про розширення свого бізнесу. Поява 4G зробить
набагато більш актуальним мобільне телебачення, video-on-demand (VOD - «відео
за запитом»), «просунуті» ігри і т. п. Крім того, завдяки 4G стануть можливі
мобільні відеоконференції (відеочати) та мобільні peer-to-peer-мережі.
Однією з головних особливостей, так би мовити
плюсів стандарту 4G стала можливість зробити мобільний інтернет максимально
схожим з домашньою виділеною лінією. Швидкість передачі даних за допомогою
технологій четвертого покоління досягає 1 Гбіт/с, дозволяючи широко
використовувати ігрові онлайн-сервіси, переглядати відео та телевізійні трансляції
в HD-якості, а також вільно користуватися IP-телефонією [1].
5. Порівняння 4G і 3G
Тепер порівняємо 4G з попереднім поколінням
мобільного зв’язку. 3G і 4G - це мобільні технології бездротового зв'язку, в
які входять не тільки радіозв'язок, але і високошвидкісний доступ в інтернет з
каналом передачі даних. Кожне покоління зв'язку має свої технології, які
потребують нового обладнання, обслуговування і часто в наявність вільних
частот. Всі ці вимоги збільшують час між розробкою і впровадженням мережі
приблизно на 10 років. Так, наприклад, мережі 3G почали розроблятися ще в
1990-х, а впроваджені були лише в 2000-х роках, а 4G стали розробляти в 2000-х,
а їх впровадження почалося тільки з 2010 року.
Чим же відрізняється 3G від 4G?
У відповідності зі специфікацією Міжнародного
Союзу Електрозв'язку, мережі 3G повинні володіти наступними параметрами:
мінімальна швидкість передачі даних 2 Мбіт / с
для стаціонарних об'єктів і користувачів, що переміщаються з низькою швидкістю;
мінімальна швидкість передачі даних 348 кбіт / с
для користувачів, що переміщаються з високою швидкістю.
В 3G мережах використовують технологію з кодовим
поділом сигналів, що дозволяє поліпшити зв'язок під час руху. Переміщаючись, ви
поступово віддаляється від однієї радіо станції і наближаєтеся до іншої. Щоб
виключити обривів зв'язку, була реалізована технологія, що дозволяє плавно
зменшувати сигнал з віддаленою станцією і збільшувати сигнал від станції, що
наближається.
G - є перспективною технологією зв'язку, яка
володіє дуже високою швидкістю передачі даних. 4G повністю засноване на
протоколах пакетної передачі даних і володіє технологією передачі голосу по IP,
що забезпечує передачу голосових сигналів за допомогою інтернету. Завдяки VoIP
ви зможете здійснювати дешеві дзвінки в будь-яку точку землі через інтернет.
Існує думка, що це може вбити ринок мобільного зв'язку.
Відповідно до Міжнародного союзу електрозв'язку,
мережі четвертого покоління повинні володіти наступними параметрами:
протоколи пакетної передачі даних;
мінімальна швидкість передачі даних 1 Гбіт / с
для стаціонарних об'єктів і користувачів, що переміщаються з низькою швидкістю;
мінімальна швидкість передачі даних 100 Мбіт / с
для користувачів, що переміщаються з високою швидкістю.
Висновок
Стрімкий світовий розвиток, говорить про шалені
перспективи технології 4G. Коли з'явиться 4G в Україні, поки говорити складно.
Адже лише 23 лютого 2015 року пройшов заключний етап тендера на отримання
ліцензій про користуванням радіочастотним ресурсом України для впровадження технології
3G IMT-2000 (UMTS).
Список використаної літератури
1. «Про свободное програмное обеспечение и нове информационные
технологи»: http://pro-spo.ru/mobilnye-texnologii-i-telefony/3927-4g-chto-eto
. https://ru.wikipedia.org/wiki/4G
. «Мультитест»: http://www.multitest.ua/4g-internet/
. «Рынок абонентских устройств с поддержкой LTE»:
http://www.mforum.ru/news/article/106285.htm