Сети 4G: прекрасное - далеко

Проходит уже седьмой год 21 века, а в мире высоких технологий, касающихся сотовой связи пока не наблюдается кардинальных подвижек. Весной в России разыграли лицензии на развертывание сетей "третьего поколения", а в прошлом году мировые аналитики достаточно уверенно пророчествовали о безнадежном устаревании 3G. Конечно, в наше время утверждать можно практически все, и эсхатологические темы актуальны не только в социальной сфере, но и технической тоже, но попытаемся трезво оценить то, что есть и то, что будет в недалеком от нас будущем под названием "четвертое поколение" (4G).
Для отечественного пользователя 4G кажется чем-то бесконечно далеким. Кажется, что с приходом этого поколения сетей устройства коммуникаций изменятся до неузнаваемости. Это правда, но лишь отчасти

Многие из нынешних пользователей сотовой связи по-прежнему воспринимают ее как исключительно голосовой способ общения, игнорируя даже такие примитивные сервисы как sms. Мобильная почта (не уведомления в виде сообщений с темой письма, упавшего в ящик, а именно полноценные электронные письма с вложениями и HTML) развивается со скрипом. Можно вспомнить США и их смартфоны RIM Blackberry, а также Microsoft со своим почтовым сервером Exchange, но память об этих достижениях практически ничего ровным счетом не изменит. Как предсказывают аналитики, несмотря на форсированное внедрение в бизнесе, почту на мобильном телефоне смотрят единицы.


Конвергенция сотовых операторов штука, безусловно, дельная, но очень дорогая. То, что сейчас могут предложить на рынке услуг все равно несет на себе отпечаток или налет локальности - роуминг редко когда бывает полноценным (то есть, чтобы работали и mms, и gprs).


Но и это еще не все. Самым главным показателем по поводу внедрения и работы сетей "третьего", да и вообще любого поколения является соотношение "качество/стоимость". Если по поводу стоимости абонентского оборудования (то есть цен на сотовые телефоны) еще более-менее все понятно (есть бюджетные UMTS-телефоны и за 2000 рублей (в пересчете) и гибридные аппараты стоят от 6000 рублей), то тарифы на пользование сотовой связью очень сильно варьируются, но в целом, находятся на достаточно высоком уровне в ряде стран. Такая стоимость вызвана ни столько самой передачей голосового трафика, сколько дополнительными сопутствующими сервисами, например видеотелефонией или мобильным телевещанием.
Главное достоинство сетей 4G – скорость обмена данными более чем 100 Мбит/c, что позволяет говорить о полном проникновении видео в мир мобильных терминалов. Однако для визуального конента критичен большой экран, что противоречит понятию «мобильность». Выход видется в использовании электронной бумаги

Итак, раскритиковав порядочно "3g", самое время перейти в позитивной части антиутопии, а именно прогнозированиям на тему как жить дальше, когда наступит день "4g". Сети "третьего поколения" как известно многим, испытывают большую конкуренцию на рынке услуг широкополосной передачи данных из-за существования других, не менее интересных стандартов связи, как и 4G позволяющих передавать данные по воздуху со скоростью 100 Мбит/с. Самый известный из них - WiMAX. В общем плане, если создатели "четвертого поколения" не хотят потерпеть очередное фиаско, им придется либо считаться с консорциумом WiMAX, либо просто выпустить уникальный продукт, аналогов которому не будет создано в ближайшие года три. Так как вторая часть высказывания - modus irrealis, то остается только методически "мучать" WiMAX. Для обеспечения такой ошеломительной для современных мобильников скорости используются частоты 40 и 60 GHz с применением технологии мультиплексирования с ортогональным разделением частот (OFDM).


Такая методика манипулирования сигналом позволяет значительно "уплотнить" данные без взаимных помех и искажений, потому что максимум каждой несущей волны приходится на тот момент, когда соседние имеют нулевое значение. Этим исключается их взаимодействие, а также более эффективно используется частотный спектр. Для уверенного приема и передачи на сверхвысоких частотах планируют применять так называемые адаптивные антенны, которые будут подстраиваться под конкретную базовую станцию. Но в условиях городской застройки в определении правильного направления сигнала могут помешать его замирания - искажения, возникающие в процессе распространения. Отчасти ситуацию спасет некоторый запас прочности у разных модуляций, но это создает дополнительные требования к качеству электронной начинке, что в свою очередь скажется на конечной стоимости оборудования. И потом, никто не говорит о том, что пусть скорость и будет 100 Мбит/с, но человек с мобильным телефоном тоже на месте стоять в пробке не будет, а, скажем, будет мчаться в сверхскоростной электричке на работу. В таком случае на поверхность выйдет и другой недостаток ODFM, а именно чувствительность к доплеровским искажениям (сдвигам частоты сигнала при движении их источника, величина которых зависит от его скорости).
Цифровое телевидение, которое уже шагнет к пользователю в 3G, сможет передаваться с HD-качеством

Еще в сетях 2.5 g некоторые особенно продвинутые пользователи умудрялись смотреть мобильное телевидение. Конечно же, скорость EDGE не была особо приспособленной для таких действий, но некоторые сотовые операторы по-прежнему предлагают подписку на такой сервис. С приходом wcdma ситуация радикально, как это ни странно, не изменилась - даже такой канал не может пропускать качественное изображение, поэтому смотреть телевизор через мобильный Интернет кроме как извращением назвать сложно. Частично ситуацию решает аналоговое телевещание, например через тв-тюнеры или стандарт DVB-H , активно развиваемый в Европе.

Но через Интернет с мобильного телефона можно не только смотреть передачи, но и слушать музыку. Забытое многими Интернет-радио и сервис подкастов невозможны без качественного соединения с Сетью. В сетях "четвертого поколения" вполне логичным может смотреться наличие гибко настраиваемых социальных сервисов потокового цифрового теле- и радиовещания, с возможностью международного роуминга передачи данных.


Следующий аспект внедрения нового поколения сотовой связи связан с мобильной почтой. Такое название, в принципе, должно стать условным - теперь подписчик той или иной сотовой сети должен получать некий идентификатор, позволяющий ему получать доступ к запрашиваемому контенту на почтовых, файловообменных, новостных и серверах обмена мгновенными сообщениями.
Думаем, что немалую долю устройств, способных работат в сетях 4G займут различные имплантаты, которые сегодня развиваются семимильными шагами

Сразу же надо отметить то, что в отдельно обособленном виде сервисов VoIP существовать не будет, они будут поглощены 4G-сотовой связью. Вы, конечно, помните клятвенные заверения о том, что в 3G голос будет передаваться по IP-протоколу от устройства к устройству (p2p), а в итоге все работает по старинке – через коммутацию сигналов. Но в 4G хотят разобраться с проблемой перегрузки каналов связи. Благодаря тому, что абонентском оборудование будет исключительно гибридным (то есть и приемником, и передатчиком, и роутером), не будут возникать проблемы из серии «Нет покрытия сети» из-за того, что в одном месте собрались 50 человек, которые пользуются услугами одного и того же сотового оператора.


Уйдет в прошлое и сервис mms - он будет сменен уже упоминавшейся мобильной почтой, которая приобретет двойной интерфейс - первый будет использоваться на корпоративных телефонах, на которых сохранится поддержка беспроводной учрежденческой связи (УПАТС), а второй - на мультимедийных аппаратах, которые полностью вытеснят с рынка "телефоны, чтобы чисто позвонить". В особенности обоих интерфейсов будут входить функции автоматической проверки почты по расписанию, поддержка шифрования данных и унифицированные настройки серверов приема и отправки сообщений. Не секрет, что проблема настройки доступа является по сей день актуальной, но с внедрением 4G она будет решена в положительную сторону.
Многократно возросшие скорости будут предъявлять повышенные требования к безопасности, поскольку любой сможет получить мобильный терминал, подключающийся к Сети через 100 Мбитный канал

С возможностями, открывающимися после внедрения шифрования данных при мобильной передаче данных связана и другая перспектива, которая должна наконец-то статья реальностью, а именно использование мобильного банкинга и билинга. Если первый сервис еще используется и в наше время (правда, находится в зачаточном состоянии), то насчет оплаты товаров и услуг с помощью мобильного телефона в прямом смысле этого слова, пока наблюдается темный лес проблем. Во-первых, не приняты нормативные акты, регулирующие такую деятельность, а во-вторых, само оборудование еще не прошло апробацию и используется в тестовом режиме. Внедрять специальные чипы в устройства (вроде RFID) - уж больно дорогостоящий процесс, а вот заменить SIM-карты на новые, поддерживающие технологию билинга гораздо дешевле и эффект от этих нововведений будет в разы выше.


Кроме того, одним из больных вопросов, стоявших остро перед 3G был вопрос об автономной работе абонентского оборудования. В самых тяжелых, и одновременно, самых востребованных режимах – веб-серфинге, мобильном телевидении и обмене почтой, аккумуляторы сажались очень быстро. Вероятно, в условиях "4G", эта проблема станет менее острой. Одним из выходов из сложившейся ситуации с энергопотреблением должна стать технология передачи данных на очень высокой скорости, за счет чего сократится время на соединение и сохранится энергия (нечто подобное существует под названием Bluetooth с EDR).
Картины можно рисовать какие угодно – веселые или мрачные, важно одно – технически продвинутому человеку, к тому же обладающими нужными инструментами, будет проще добиться успеха в своих делах

А теперь в духе классической утопии скажем, где такие чудеса водятся и как работают. В стране Восходящего Солнца, например, сотовый оператор NTT DoCoMo ведет работы по внедрению 4G уже с 2002 года, а в стране тюльпанов разворачивают сети на оборудовании IPwireless, правда до коммерческих решений там еще далеко. В единственной мировой империи тоже заинтересованы перспективами 4G, и модернизация сетей проходит под лейблом фирмы Flarion. Самая многочисленная народная республика тоже хочет внедрить диковинку аккурат к Олимпиаде-2008.