Що е то LTE и за какво са ни четвърто поколение мобилни мрежи

UMTS, GPRS, LTE, WiMAX, 3G, 4G – телекомуникационните услуги са се превърнали във важна част от живота ни, но днес едва ли са много потребителите, на които да не им е омръзнало от нови и нови трибуквени и четирибуквени абревиатури на различни мобилни стандарти. Най-често наричаме всички клетъчни услуги с общото название GSM, но това всъщност съвсем не е вярно. Все по-малко обаче ни пука, как точно се нарича даден протокол за мобилна комуникация и по какво се отличава от предишния. Всичко, което искаме е да говорим, да си ползваме мобилния интернет и различни апликации за смартфони и то – при възможно най-достъпна цена. Телеком стандартите обаче все пак имат значение за качеството (а и цената) на услугите, които получаваме и затова в следващите редове ще се опитаме да внесем малко ред в темата.

Началото

Мобилните мрежи от първо поколение навлизат през осемдесетте години на миналия век в Япония, Европа и САЩ. Те са аналогови и работят по различни стандарти като например AMPS (Advanced Mobile Phone System), който се използва в Австралия и САЩ, TACS (Total Access Communications System) във Великобритания и Radiocom във Франция. Може би най-разпространен сред тях е NMT 450 (Nordic Mobile Telephone), който първоначално се налага в Скандинавските страни, а в последствие се разпространява по целия свят. Този стандарт се използваше и от първия български мобилен оператор – РТК Мобиком, който беше дъщерно дружество на все още държавната по онова време Българска телекомуникационна компания, британския оператор Cable & Wireless и Министерството на вътрешните работи.

Втората генерация – възходът на GSM стандарта

Също през осемдесетте години на миналия век Европейският институт по телекомуникационни стандарти ETSI започва работа по второто поколение мобилни технологии (2G), което се отличава с това, че е цифрово. Идеята е това да даде възможност за пренос на глас и данни, включително кратки текстови съобщения и картинки (MMS). Първоначално новият стандарт е наречен Groupe Special Mobile или с други думи – GSM. По-късно е взето решение абревиатурата да остане, но името да бъде преведено на английски – Global System for Mobile communications, за да се обезпечи бързото развитие на тази технология в повече страни по света.

Освен, че е цифров, стандартът GSM се отличава с TDMA разделение на канала (Time Division Multiple Access), както и с поддръжката на криптография, която го прави много по-сигурен от предишните аналогови протоколи. През годините се налагат и други цифрови мобилни технологии като IDEN в САЩ и Канада, PDC в Япония, както и CDMA 2000, който е разпространен в над 60 страни по света. GSM стандартът обаче е безапелационен лидер. Към момента той е достъпен на всички континенти и покрива около 80% от световния пазар за мобилни комуникации, а повечето потребители на мобилни услуги използват названието му като синоним на клетъчни комуникации.

В края на миналия век в телеком бранша се налага мнението, че е време индустрията да премине към следващата, трета генерация (3G) мобилни комуникации. Подобно на прехода към второто поколение, при който аналоговите мрежи са заместени с цифрови и тук идеята не е самоцелна, а цели преминаването към нов тип широколентови услуги, които да обезпечат мобилния достъп до интернет, игри в мрежа, видео стрийминг и др. По принцип GSM технологията също поддържа работа с интернет сайтове, но по стандарта WAP (Wireless Application Protocol), който обаче позволява достъп до много орязани версии на сайтовете, без картинки и видео. Същевременно уеб услугите се развиват с бързи темпове, сайтовете стават все по-разнообразни като дизайн, навлизат големите фонови изображения, слайдери и видео стрийминг услугите. За всички в мобилния сектор е ясно, че ако индустрията иска да следва модерните тенденции в достъпа до интернет, телефоните трябва да предложат възможности, сходни с тези на персоналните компютри.

Първият опит за това са междинните стандарти GPRS (General Packed Radio Services) и EDGE (Enchanced Data rates for GSM Evolution), стандартизирани от организацията 3GPP (3rd Generation Partnership Project), които се позиционират като поколение 2.5G и работят на база на GSM мрежите.

Третата вълна

Сериозната стъпка, за която се готви индустрията, обаче е третото поколение мрежи, което поддържа скорости до 2.4 Mbit/s и към което спадат стандартите UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) и WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Първият от тях на теория може да достигне скорост от 42 Mbit/s, ако работи в комбинация с технологията HSPA+. Първата работна група за създаване на стандарта UMTS е сформирана през 1995 г., а година по-късно заработва и влиятелната организация UMTS Forum. Първите лицензи за 3G услуги по този стандарт са дадени през 1999 г. във Финландия на четири оператора – Sonera, Telia, Radiolinja и Suomen Kolmegee, a през март 2000 г. Siemens осъществява първия в света UMTS разговор.

През април 2000 г. британското правителство хвърля истинска „бомба“, продавайки пет 3G лиценза за колосалната сума от 35.5 млрд. щ. долара. Всички в индустрията говорят за новата технология, която ще промени представата ни за мобилни комуникации и ще донесе нов сериозен ръст на приходите, заменяйки традиционни killer – приложения като SMS с нови такива като видео разговорите и гледането на филми онлайн. Вместо това обаче през същата година секторът изпада в може би най-голямата криза в цялата си история. Внедряването на новите мрежи се сблъсква с редица технически трудности, а огромните суми, инвестирани в лицензи и оборудване в цяла Западна Европа усложняват изключително много положението на големите телекоми на континента. В добавка, разразилата се по същото време dot com – криза допълнително ограничава възможностите за инвестиции в бранша. През 2001 г. акциите на повечето водещи играчи в сектора са сринати, а възстановяването продължава две години.

Първата 3G услуга за крайни потребители все пак е пусната през септември 2001 г., но не в Европа, а от другата страна на планетата – в Япония. Оператор на мрежата е NTT DoCoMo, а технологията е WCDMA. Три месеца по-късно Telenor стартира в Норвегия първата търговска мрежа по стандарта UMTS, а скоро след това 3G услугите заработват и в други европейски страни. Следва бързо развитие на мрежите от трето поколение, които днес по данни на Международния съюз по далекосъобщения покриват близо 50% от населението на света и работят в общо 159 държави, включително и България. В момента всеки път, когато гледате YouTube клипчета през своя телефон или таблет, слушате музика през Spotify или браузвате в интернет, най-вероятно използвате именно 3G мрежата на някой от българските оператори.

Четвърто поколение – защо ни е нужно?

Един от въпросите, свързани с налагането на следващата, четвърта генерация мобилни мрежи, е: с какво тя се отличава от досегашните поколения и за какво всъщност ни трябва. Работата е там, че докато второто поколение има съвсем ясен признак, по който да бъде отличавано от първото – фактът, че се въвежда цифрова технология, а третото – по това, че за първи път използва широколентова връзка, то всяка следваща генерация е трудно да бъде отличена кардинално от предходната и основната разлика е само в по-високите скорости. Подобен ъпгрейд на мрежите разбира се е необходим, с оглед на развитието на приложенията и онлайн услугите, които изискват все по-голям капацитет. Въпросът е дали има реална причина да обявяваме нови генерации, или това си остава единствено маркетингов подход на бранша.

Първоначално за лидерска позиция в 4G сегмента се борят два стандарта LTE (Long Term Evolution), който също е създаден от 3GPP (3rd Generation Partnership Project) консорциума и представлява еволюцията на телеком технологиите и Mobile WiMAX (Worldwide interoperability for Microwave Access), който се развива от IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) и е по-скоро наследник на Wi-Fi мрежовите стандарти. И двата позволяват високоскоростен пренос на глас видео и данни, обезпечавйаки услуги като видеострийминг, игри в мрежа, видеоконференции и др.

Mobile WiMAX навлиза на пазара по-бързо и успява да се наложи в някои държави по света. Постепенно обаче технологията е изместена от LTE и днес по този стандарт вече се предлагат услуги в САЩ, няколко европейски и азиатски страни. В България операторът Макс Телеком, който първоначално залагаше на WiMAX стандарта, премина към LTE и неотдавна стартира услуги чрез тази технология. LTE е IP базиран стандарт, който е базиран на по-стари технологии като GSM, UMTS и HSPA и поддържа скорости до 300 Mbit/s за даунлинк (сваляне на информация) и 75 Mbit/s за ъплинк (качване на информация). Технологията работи в честотния диапазон между 1.4 MHz и 20 MHz и може да поддържа и двата основни дуплексни модела – frequency division и time division. Тя на практика може да бъде използвана както в GSM/UMTS мрежи, така и в базирани на стандарта CDMA2000. В завършен вид съществува от декември 2008 г., а първата достъпна за крайни потребители мрежа по тази технология е на TeliaSonera в Осло и Стокхолм на 14 декември 2009 година.

Очакванията са четвъртото поколение да навлиза и да бъде използвано активно в мобилния сегмент през следващите 5 – 6 години, след което да отстъпи на петата генерация, която от своя страна ще трябва да обезпечи бъдещото развитие на технологиите от типа Internet Of Things, свързаните автомобили, домове и градове. Както Offnews.bg вече писа, водещите телекомуникационни компании представиха съвместно с Европейската комисия стратегията си за развитие на петото поколение услуги през март в рамките на Световния мобилен конгрес в Барселона. Участниците в пресконференцията, в която се включи и наш журналист, прогнозираха, че следващата генерация стандарти ще е готова до 2020 г., а тяхното внедряване ще започне през следващото десетилетие.

Още по темата

18/03/2015

Технологии

Войната на мобилните екосистеми се ожесточава

03/03/2015

Технологии

MWC 2015: Цукербърг поиска от телеком операторите да предлагат безплатни услуги

20/02/2015

Технологии

Откъде и защо дойдоха джиесемите