Обзор подготовлен	При поддержке

4G не выпускают из лабораторий

Исследования по мобильным технологиям четвертого поколения начались более 5-10 лет назад, однако еще нигде в мире нет ни одной действующей 4G-сети. Это положение сдвинется с «мертвой точки» лишь тогда, когда будет полностью исчерпан потенциал 3G-сетей и приходящей им на смену технологии HSDPA, которую называют иногда 3,5G.

Рождение технологии 4G началось на рубеже тысячелетий — в конце 2000 года японский гигант сотовой связи NTT DoCoMo и один из ведущих производителей персональных компьютеров Hewlett-Packard объявили о начале совместных исследований по разработке технологий передачи мультимедиа-данных в беспроводных сетях четвертого поколения (4G)¹. Напомним, что тогда вершиной технического прогресса считался сервис i-mode, работающий на базе стандарта W-CDMA и поддерживающий скорости до 384 Кбит/с. Платформа 4G-сетей DoCoMo и Hewlett-Packard получила название MOTO-Media. Основные исследования планировалось закончить к 2003 году. Европейцы и американцы не могли остаться в стороне от прогресса — ряд исследовательских центров в Европе и США также вели изыскания в области 4G-сетей — в частности, этому были посвящены проекты Ericsson и AT&T совместно с Nortel.

4G-зарождение

В конце 2003 года американский сотовый оператор Nextel Communications объявил о расширении области тестирования технологии 4-го поколения Flarion на базе мультиплексорных систем с ортогональным разделением частоты, OFDM. Тестирование стартовало в феврале 2004 года. Тестирование оборудования Flarion проходило также в Южной Корее, где им заинтересовался оператор Korea Telecom.

О том, какая страна первой шагнет в 4G-будущее, высказывались самые фантастические прогнозы. В числе государств-пионеров называлась даже Индия, которая планировала перепрыгнуть ступеньку 3G и от сетей второго поколения сразу перейти в 4G.

В конце 2003 года появилась информация о том, что правительство Южной Кореи намерено провести аукцион лицензий на предоставление услуг высокоскоростной мобильной связи четвертого поколения. Появление первых коммерческих сетей 4G в стране ожидалось в 2005 году, однако эти планы не сбылись. Тем не менее, Южная Корея продолжает исследование в этом направлении, и такой гигант как Samsung Electronics инвестирует 9% своих телекоммуникационных доходов в 4G. Компания владеет 220 патентами в данной области, и 15 представителей корейской фирмы являются членами исполнительных комитетов 7 организаций, занимающихся развитием 4G.

Однако наиболее вероятным претендентом на звание пионера 4G-сетей является все-таки японский оператор NTT DoCoMo, который ближе всех продвинулся к новой технологии. Представив первым на рассмотрение рабочей группы WP8F² свою беспроводную технологию, использующую радиодиапазон 5 ГГц, DoCoMo собирается закрепить за собой позицию ведущего разработчика мобильных коммуникационных систем следующего поколения. И это неплохо у него получается.

Компания первой в октябре 2002 года осуществила опытную передачу данных в мобильной 4G-сети и в дальнейшем, вплоть до настоящего времени, периодически дает о себе знать, информируя о новом рубеже достигнутой скорости. Октябрь 2002 года — скорость исходящего трафика 20 Мбит/с, входящего — 100 Мбит/с в лабораторных условиях. Июнь 2004 года — максимальная скорость передачи данных 300 Mб/c (средняя — 135 Mб/c). Информацию можно загружать в машине, движущейся со скоростью 30 км в час на расстоянии до 1 км от базовой станции. Декабрь 2004 г. — 1 Гбит/c. Декабрь 2005 г. — 2,5 Гбит/c.

В мае 2003 года японский операторсообщил о планах проведения полевых испытаний технологии мультиплексирования с кодовым разделением и переменным коэффициентом распределения перпендикулярных частот (Variable Spreading Factor Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing — VSF-OFCDM) и многостанционного доступа с кодовым разделением каналов переменного коэфициента распределения (Variable Spreading Factor Code Division Multiple Access — VSF-CDMA). В августе того же года — о создании в Пекине центра исследований по проблемам беспроводных коммуникаций 4G (на эти цели оператор выделил $5,3 млн). В ноябре стало известно, что Япония и Китай планируют провести серию совместных испытаний мобильных телефонов четвертого поколения. Позже сообщалось, что к ним присоединилась и Южная Корея. В 4G-телефонах будет использоваться 6-я версия протокола IP (IPv6), а скорость передачи данных будет достигать 100 Мбит/c.

В сентябре 2005 года NTT DoCoMo тестирует первый мобильный телефон 4G, который в рамках эксперимента использовался для просмотра потокового видео во время движения в автомобиле со скоростью 20 км/ч. Представители компании уверили, что телефон способен принимать сигналы со скоростью до 10 Мбит/с во время движения и в статическом состоянии до 1 Гбит/с.

Убийца 3G маскируется под Flash-OFDM

Инициативы в области 4G не прекращаются. В марте 2003 года NewLogic открывает центр разработки технологий четвертого поколения в Германии; а апреле того же года японский оператор KDDI создает лабораторию по разработке мобильников 4G.

Осенью 2004 года в Европе начинаются масштабные тестовые испытания 4G. Их проводит второй по величине европейский оператор сотовой связи T-Mobile (Нидерланды) на оборудовании компании Flarion, разработавшей технологию Flash-OFDM (Fast Low-latency Access with Seamless Handoff Orthogonal Frequency Division Multiplexing, скоростной доступ с малым временем ожидания и бесшовным переходом между базовыми станциями на основе ортогонального мультиплексирования деления частоты). Эта технология позволяет передавать данные на любой частоте до 3 ГГц с максимальной скоростью до 3 Мбит/с.

Аналитики предрекают 3G скорую гибель — Flash-OFDM позволяет передавать данные намного быстрее и дешевле, чем в уже использующихся сетях третьего поколения. Flash-OFDM использует коммутацию пакетов, и стек протоколов для передачи данных содержит, кроме физического, также канальный и сетевой уровни. При этом канальный уровень использует местную обратную связь (local feedback), которая обеспечивает малое значение задержки. Поэтому поддерживаются интерактивные приложения, такие, как пакетная передача голоса. Поверх Flash-OFDM без проблем работает стек протоколов TCP/IP, менее эффективный в сетях 3G ввиду значительной флуктуации времени задержки.

4G-сети тестируют также Vodafone в Японии, американский Nextel Communications — в США. Планировалось, что еще один крупный сотовый оператор, Telstra, будет проводить испытания в Австралии. Джо Баррет (Joe Barret), директор по маркетингу Flarion, хвастался, что договоры на испытания технологии его компания имеет почти с каждым крупным оператором в каждом регионе планеты. С конца 2002 года южнокорейский оператор SK Telecom использует Flash-OFDM в коммерческом режиме.

В начале 2005 года пять крупных операторов сотовой связи и производителей мобильных телефонов — NTT DoCoMo, Vodafone, Cingular Wireless, Siemens и Alcatel объединяют усилия по разработке технологий четвертого поколения сотовой связи. Планы партнеров амбициозны — они намерены создать технологию «супер 3G» или 4G за два года. В конце прошлого года Национальный университет Ирландии в Мэйнуте при поддержке правительства страны (стоимость проекта около 4,5 млн. евро) основал новую научно-исследовательскую организацию, получившую название Институт микроэлектроники и беспроводных систем. Сотрудники института также займутся исследованиями в области сотовой связи четвертого поколения.

Тестирование технологии 4G в сетях операторов мобильной связи

Источник: CNewsAnalytics, 2006

Тем временем поставщики оборудования для сетей 3G — такие, как Nokia, Ericsson и Motorola и другие — в ответ заявили об усовершенствовании 3G с помощью технологии HSDPA, призванной повысить скорости передачи данных в этих сетях. Кто победит в мобильной гонке за мегабайтами, станет ясно в ближайшие годы, а пока остается только мечтать о тех сервисах, которые станут доступны рядовому потребителю с приходом высокоскоростных мобильных сетей, соперничающих по скорости с оптоволокном.

Виталий Солонин / CNews Analytics

¹ Встречаются и более ранние упоминания о начале работ над 4G, датированные 1998 годом, и даже началом 90-х гг.
² Рабочая группа WP8F сектора радиокоммуникаций Международного телекоммуникационного союза (ITU) занимается стандартизацией мобильных систем четвертого поколения.