1.1 Введение

Связь всегда имела большое значение для человечества. Когда встречаются два человека, для общения им достаточно голоса, но при увеличении расстояния между ними возникает потребность в специальных инструментах. Когда в 1876 году Александр Грэхем Белл изобрел телефон, был сделан значительный шаг, позволивший общаться двум людям, однако для этого им необходимо было находиться рядом со стационарно установленным телефонным аппаратом! Более ста лет проводные линии были единственной возможностью организации телефонной связи для большинства людей. Системы радиосвязи, не зависящие от проводов для организации доступа к сети, были разработаны для специальных целей (например, армия, полиция, морской флот и замкнутые сети автомобильной радиосвязи), и, в конце концов, появились системы, позволившие людям общаться по телефону, используя радиосвязь. Эти системы предназначались главным образом для людей, ездивших на машинах, и стали известны как телефонные системы подвижной связи.

В начале 1980-х годов во многих Европейских странах начался быстрый рост телефонных систем подвижной связи первого поколения (1G), основанных на аналоговой технологии. В каждой стране была разработана собственная система, несовместимая с остальными с точки зрения оборудования и функционирования. Это привело к тому, что возникла необходимость в создании общей европейской системы подвижной связи с высокой пропускной способностью и зоной покрытия всей европейской территории. Последнее означало, что одни и те же мобильные телефоны могли использоваться во всех Европейских странах, и что входящие вызовы должны были автоматически направляться в мобильный телефон независимо от местонахождения пользователя (автоматический роуминг). Кроме того, ожидалось, что единый Европейский рынок с общими стандартами приведет к удешевлению пользовательского оборудования и сетевых элементов независимо от производителя. И, наконец, использование современной цифровой технологии должно было привести к уменьшению габаритов портативных устройств и улучшению функциональных возможностей и качества.

В 1982 году CEPT (Европейская конференция почтовых и телекоммуникационных ведомств) сформировала рабочую группу, названную специальной группой по подвижной связи (GSM) для изучения и разработки пан-Европейской наземной системы подвижной связи общего применения - второе поколение систем сотовой телефонии (2G). Название рабочей группы GSM также стало использоваться в качестве названия системы подвижной связи. В 1989 году обязанности CEPT были переданы в ETSI (Европейский институт стандартов в телекоммуникации). Первоначально GSM предназначалась только для стран-членов ETSI. Однако многие другие страны также имеют реализованную систему GSM, например, Восточная Европа, Средний Восток, Азия, Африка, Тихоокеанский регион и Северная Америка (с производной от GSM, названной PCS1900). Название GSM теперь означает "глобальная система для подвижной связи", что соответствует ее сущности.

Эволюция мобильной телефонии

Начав с десятка, системы GSM имели колоссальный успех и были широко развернуты в большинстве частей мира. Эта система хорошо подходит для организации телефонной связи, а также широко используется для передачи информации службой коротких сообщений (SMS). Система GSM также предоставляет услуги передачи данных с коммутацией каналов, поскольку интегрированный беспроводный доступ к услугам телефонии и передачи данных был одной из целей этой системы. Однако предлагаемая скорость доступа (максимум 9600 бод) ограничила возможности использования системы GSM для передачи данных. ETSI определил несколько решений для усовершенствования системы подвижной связи для передачи данных, часто называемых 2.5G. Это было сделано для того, чтобы показать движение вперед по сравнению с GSM, но эти системы еще достаточно тесно связаны с GSM: HSCSD (высокоскоростная передача данных с коммутацией каналов), GPRS (общие услуги пакетной радиосвязи) и EDGE (передача данных с увеличенной скоростью для эволюции глобальной системы/GSM).

Система HSCSD является простейшей модернизацией системы GSM, предназначенной для передачи данных. Как и GSM, эта система базируется на соединениях с коммутацией каналов, но лучшее использование доступной полосы пропускания и назначение более одного временного интервала на соединение позволяет повысить скорость передачи данных - теоретически до 57.6 кбит/с. Однако метод коммутации каналов системы HSCSD является неэффективным при передаче данных, т.к. трафик данных ориентирован на пакетную передачу.

Система GPRS разработана как система пакетной передачи данных с теоретической максимальной скоростью передачи порядка 170 кбит/с. GPRS сосуществует с сетью GSM, повторно используя базовую структуру сети доступа. Система GPRS является расширением сетей GSM с предоставлением услуг передачи данных на существующей инфраструктуре, в то время как базовая сеть расширяется за счет наложения новых компонентов и интерфейсов, предназначенных для пакетной передачи. Система GPRS поддерживает комбинированные услуги телефонии и передачи данных и предоставляет услуги мультимедиа.

Система EDGE является модернизацией системы GSM/GPRS, использующей новый метод модуляции для радио интерфейса, который позволяет значительно увеличить скорость передачи на радио интерфейсе. Система EDGE увеличит теоретическую максимальную скорость передачи данных до 384 кбит/с.

Рис. 1 Взаимосвязь между сетями GSM (2G), GPRS (2.5G) и UMTS (3G)

Универсальная система подвижной связи (UMTS) является сотовой телефонной системой третьего поколения (3G), предназначенной не только для улучшения и ускорения подвижной связи. Система UMTS также обеспечивает новый способ предоставления комбинации услуг телефонии и передачи данных, например, способствуя внедрению мультимедийных и сквозных широкополосных услуг. В итоге UMTS будет означать следующее для операторов и их клиентов:

UMTS для потребителей:

• Радио доступ по всему миру с помощью одного миниатюрного телефона

• Широкий набор мультимедийных услуг с соответствующими уровнями качества

• Стандарты подвижной связи третьего поколения позволят пользователям на полную мощность использовать возможности Интернета за счет эффективной высокоскоростной передачи радиосигнала, оптимизированной для мультимедиа

• UMTS превратит мечту о всеобъемлющей связи в реальность

UMTS для операторов:

• Унификация разнообразных систем беспроводного доступа, существующих в настоящее время, в гибкую инфраструктуру радиосвязи

• Эволюция из ранних "существующих" систем, гарантирующая глобальную экономию при наращивании и поставке, в то же время обеспечивая:

  • Широкие возможности для дифференциации продукции и услуг

  • Выбор методов радио доступа и базовых сетей для гибкой реализации и развития систем, основанных на требованиях регулирования, рынка или бизнеса для каждого региона или страны

Что касается операторов, то существует огромная разница в капиталовложениях, требующихся для обеспечения системы 2.5G (GPRS) по сравнению с системой 3G. Для реализации системы 2.5G требуются незначительные вложения для модификации сети радио доступа и дополнительного оборудования (для базовой сети с коммутацией пакетов), устанавливаемого поверх существующих сетей GSM, тогда как для систем UMTS требуются очень большие капиталовложения, так как основная часть сеть должна быть создана с самого начала. Для системы EDGE также требуются гигантские вложения, поскольку необходимо создать новую сеть радио доступа.

Для существующих операторов GSM технологии 2.5G привлекательнее, так как они могут быть реализованы на базе тех лицензий, которыми операторы уже обладают, тогда как для UMTS требуются новые лицензии (и в нескольких областях). Для пользователей система GPRS станет важных шагом по направлению к новым услугам, тогда как UMTS служит главным образом для расширения этих услуг. Поэтому успех GPRS и предлагаемых ею услуг станет важным показателем того, какие услуги приведут к успеху будущие сети UMTS 3G.