Минуло не так уж много времени с момента появления первых сотовых телефонов, а мобильная связь подверглась существенным, если не сказать кардинальным, изменениям. Системы первого поколения, основанные на аналоговом принципе модуляции канала, использовались исключительно для голосовой связи и лишь впоследствии обзавелись некоторыми базовыми сервисами. Cистемы второго поколения, в том числе соответствующие самому популярному сегодня стандарту GSM, обеспечивают улучшенное качество передачи, защиту сигнала от прослушивания, дополнительные сервисы, низкоскоростную передачу данных и автоматическую службу роуминга.
На стороне оператора
Вскоре после появления систем второго поколения начались приготовления к проектированию будущих стандартов мобильной связи. Разработки велись как на региональном (ETSI — в Европе, проект RAINBOW — в США, ARIB — в Японии), так и на глобальном (ITU) уровнях. По инициативе ITU в 1985 году была создана инициативная группа по исследованию перспективных технологий мобильной связи, которая в 1996 году была переименована в IMT-2000. Цифра «2000» в этом названии обозначает технологию нового тысячелетия и частотный диапазон, предназначенный для построения сетей следующего поколения (2 ГГц).
Предлагались различные пути перехода к системам третьего поколения. В рамках каждого проекта в основном рассматривались два варианта развития: постепенная эволюция от ныне действующих систем и «скачкообразный» переход. Большинство специалистов склонились к необходимости плавной интеграции, что и нашло отражение в документах IMT-2000.
Технологии третьего поколения (3G) обеспечивают высококачественную передачу речи, изображений, мультимедиа-контента (скорость предположительно будет достигать 2 Мбит/с вместо 9,6 Кбит/с, доступных в сетях GSM), доступ к Internet и обмен данными между мобильным телефоном и компьютером. В то же время 3G-технологии призваны повысить качество сервиса сетей 2G, добавив к ним множество новых функций.
Как правило, в технической литературе приводится следующий перечень услуг третьего поколения: речевые вызовы, видеотелефония, IP-телефония, видео- и аудиорассылка, телевещание, видео- и фотосъемка, Web-серфинг, приложения мобильного офиса. Ряд сервисов выделен в группу услуг, основанных на местоположении абонента (LBS): доступ к электронным картам и путеводителям, предоставление справочной информации о близлежащих театрах, музеях, ресторанах и т. п., а также службы, связанные с обеспечением безопасности стационарных и подвижных объектов. Еще одну группу услуг образуют приложения для мобильной электронной коммерции, в частности оплата билетов, товаров и услуг, поиск и выбор товаров, азартные игры. Вероятно, этот перечень можно продолжить.
Еще несколько лет назад эксперты полагали, что на начальном этапе не будет общего стандарта на телефонные трубки третьего поколения, и оказались совершенно правы. Усилия, предпринятые для создания единой системы связи 3G для операторов во всем мире, заметным успехом не увенчались. Европейские страны для перехода от GSM к 3G-технологии предпочли интерфейс WCDMA (WideBand Code Division Multiple Access), предложенный шведской корпорацией Ericsson. Основным конкурентом WCDMA стала технология cdma2000 компании Qualcomm, которой, скорее всего, будут пользоваться фирмы, эксплуатирующие сейчас сети cdmaOne. Японская система iMode компании DoCoMo является оригинальной разработкой, но в ней учтены некоторые принципы стандарта WCDMA.
Спецификации 3G все еще находятся в процессе развития. Институт ETSI разрабатывает стандарт UMTS, соответствующий требованиям IMT-2000. Для UMTS-систем выделены частотные диапазоны 1885—2025 и 2110—2200 МГц. В частности, для спутникового фрагмента предназначены полосы частот 1980—2010 и 2170—2200 МГц. Во многих европейских странах уже выданы лицензии на развертывание и эксплуатацию сетей UMTS, в то время как в других регионах заявки только рассматриваются.
Для плавного перехода к UMTS действующему оператору необходимо последовательно преодолеть несколько технологических «ступеней», последовательность которых такова:
- GSM Phase2+ — скорость передачи данных 9,6 Кбит/с;
- HSCSD (High Speed Circuit switched data) — скорость передачи данных до 38,4 Кбит/с;
- GPRS (General Packet Radio System) — скорость передачи данных до 115 Кбит/с;
- EDGE (Enhanced Data GSM Environment) — гарантированная скорость передачи до 384 Кбит/с;
- UMTS (Universal Mobile Telephone Service) — теоретически возможная скорость обмена данными до 2 Мбит/с.
Рассмотрим подробнее этапы большого пути.
High Speed Circuit switched data. Эта технология позволит пользователям мобильных телефонов принимать данные на более высокой скорости, чем обеспечиваемая традиционными сетями GSM (9,6 Кбит/с). Быстродействие служб HSCDS составит 38,4 Кбит/с, что практически равняется скорости передачи данных по каналам коммутируемого доступа в проводных телефонных сетях. HSCSD открывает дорогу сервисам нового типа на рынке мобильных коммуникаций. Пионером здесь стал оператор Orange, предложивший в Англии ряд HSCSD-услуг владельцам телефонов Nokia.
General Packet Radio System. Внедрение GPRS — одна из важнейших ступеней перехода от систем второго поколения к UMTS. Эту технологию часто называют GSM-IP (GSM Internet Protocol), поскольку она дает абоненту прямой доступ к провайдеру Internet со скоростью до 115 Кбит/с. Еще одним отличием GPRS от прежних систем является то, что пакетная среда позволяет абоненту иметь постоянную связь с провайдером и пребывать в режиме on-line. При этом плата за сервис будет зависеть только от объема принятых/переданных данных — вне зависимости от времени использования радиоканалов. В сущности, GPRS отличается от HSCSD примерно так же, как ADSL от коммутируемого соединения. Британская компания BT Cellnet первой запустила такую услугу в коммерческую эксплуатацию с помощью мобильных аппаратов Motorola и ПО ускоренной передачи данных фирмы Bluekite.com.
Enhanced Data GSM Environment. Внедрение этой технологии — последняя ступень на пути к UMTS. Она позволит операторам GSM предлагать абонентам мультимедиа-сервисы на скорости 384 Кбит/с. Предполагается, что операторы GSM смогут предоставлять услуги EDGE по относительно низким ценам, поскольку для этого им понадобится осуществить лишь небольшие изменения в ПО и сетевом оборудовании. Система будет использовать TDMA-интерфейс и типичный для GSM шаг полосы частот 200 кГц. Более того, применяемый в EDGE формат пакета данных полностью идентичен пакету в сетях TDMA или GSM.
«Изюминкой» стандарта EDGE является абсолютно новый метод модуляции 8PSK, который позволяет поднять скорость передачи до 48 Кбит/с в пересчете на один временной слот. При одновременном использовании нескольких временных слотов совместно с системой GPRS можно достичь теоретической скорости передачи 384 Кбит/с.
Сейчас внедряется так называемая вторая фаза стандарта EDGE. К ее нововведениям относится обеспечение сервисов реального времени, основанных на протоколе IP, таких как голос поверх IP. Согласно данным, опубликованным ассоциацией 3G Americas, 48 операторов по всему миру намерены создать EDGE-сети. В США это фирмы AT&T Wireless, Cingular Wireless, T Mobile USA, Dobson Communications, Cellular One и EDGE Wireless. Среди европейских операторов фигурируют Telecom Italia Mobile и венгерский Pannon GSM. В России компания «ВымпелКом» первой заявила о своей заинтересованности данной технологией.
Что же касается коммерческой отдачи от внедрения EDGE, пока ни один зарубежный оператор не опубликовал достаточно подробного отчета. Равно как до сих пор никто из отечественных операторов не похвастался значительными прибылями от внедрения GPRS-сервисов. Но, как говорится, время покажет.
i-mode. Эта «темная лошадка» переходных технологий — любимое детище крупнейшего японского оператора сотовой связи NTT DoCoMo. Стандарт обеспечивает постоянное соединение абонента с оператором, что позволило последнему начать активную разработку всевозможных мобильных приложений как для бизнеса, так и для досуга пользователей.
На этом поприще DoCoMo значительно опередила провайдеров GPRS-услуг. В одной только Японии насчитывается свыше 15 млн подписчиков i-mode, так что данную технологию можно считать довольно успешной. Кроме того, i-mode конкурирует с протоколом WAP в отношении способов мобильного представления информации: в первом случае используется компактная версия HTML (cHTML), а во втором — специальный язык маркеров WML (Wireless Markup Language).
Некоторые аналитики полагают, что DoCoMo перенесет i-mode в Европу (через датского оператора KPN) и Северную Америку (через SBC). В Британии эту технологию уже поддерживает компания Logica, которая разрабатывает соответствующее серверное приложение.
На стороне клиента
Развитие сетевых технологий и мобильных услуг буквально поставило на грань войны производителей разных типов абонентских терминалов. По своему формфактору абонентские устройства подразделяются на так называемые интеллектуальные телефоны (смартфоны) и электронные органайзеры (КПК) с интегрированными в них модулями беспроводного подключения. Однако последние разработки, появившиеся даже на отечественном рынке, свидетельствуют, что резкая грань между этими категориями начинает стираться.
Конкуренция разгорается и вокруг операционных систем, на основе которых будут работать мобильные терминалы. Альянс Symbian продвигает свою ОС Epoc, надеясь заполучить 80% рынка. Главными конкурентами Epoc являются ОС Palm и Microsoft Pocket PC, а также мобильная версия ОС Linux (поддерживается, в частности, устройствами Sharp). Уже появилось в продаже множество устройств с поддержкой мультимедиа, встроенными офисными программами, возможностью загрузки файлов через Internet. Однако последнее свойство распространяется только на приложения, не слишком требовательные к ресурсам, такие как Java-аплеты, midi-файлы, передача небольших изображений. Все это достигается при помощи GPRS-соединений.
По мнению многих разработчиков, невозможно создать единый терминал, который будет удовлетворять всем требованиям систем третьего поколения. В итоге развитие мобильных терминалов может пойти в двух направлениях, каждое из которых имеет право на собственную рыночную нишу.
Первое из них заключается в появлении широкого спектра специализированных устройств. На одном краю этого спектра окажутся аппараты, подобные современным сотовым телефонам с WAP-браузерами или поддержкой i-Mode. Основная их специализация — обеспечение услуг телефонии, приема сообщений электронной почты, просмотра новостей в Internet. Главные достоинства устройств данного класса — малые размеры и вес, дешевизна аппарата и услуг, а следовательно, общедоступность последних.
На другом краю того же спектра — довольно крупные аппараты (размером с современный ноутбук), предназначенные для организации мобильного офиса, телевещания, компьютерных игр. Такое устройство трудно назвать мобильным, но оно способно предоставлять всевозможные информационные услуги с высоким качеством, будучи не привязанным ни к электрической, ни к компьютерной сети. Ясно, что стоимость подобных аппаратов будет высокой из-за их многофункциональности, однако они найдут своих потребителей, как сегодня находят своих пользователей ноутбуки.
Между двумя этими крайностями окажется множество моделей коммуникаторов, способных предоставлять те или иные услуги. Эти устройства, представляющие собой результат компромисса между качеством и габаритами, конечно, будут большими по размеру, чем простые сотовые телефоны, и довольно неудобными из-за незначительных размеров экрана и отсутствия полноразмерной клавиатуры. Зато их существенным плюсом будет универсальность.
Вторым направлением развития мобильных терминалов станет, вероятно, появление аппаратов с подключаемыми периферийными устройствами. К их основному относительно малогабаритному блоку с приемопередатчиком и минимальным набором потребительских функций будут подключаться с помощью проводов, инфракрасных портов или средств Bluetooth различные внешние устройства — экран, клавиатура, СD- и DVD-приводы и т. п. Каждый абонент сможет выбрать внешние устройства для необходимых ему услуг и, выходя из дома, захватывать с собой только те устройства, которые ему сегодня понадобятся.
Разработчики аппаратуры, скорее всего, пойдут одновременно по обоим направлениям. К компаниям, традиционно выпускающим мобильные телефоны, присоединятся производители компьютерной техники. В результате по мере развития сотовых сетей третьего и последующих поколений потребителям будет предлагаться все более широкий спектр мобильных аппаратов, несопоставимых по функциональному разнообразию с мобильными телефонами.