Открыть список
Как стать автором
Обновить
82.62
Рейтинг

«Забытые» стандарты связи: WiMAX, CDMA, ALOHAnet и другие

Блог компании YotaБеспроводные технологииРазработка систем связиСтандарты связи
image

Первый трансатлантический кабель связал Европу и Соединенные Штаты в 1858 году, заменив собой судоходное сообщение, — и время установки связи между континентами сократилось с десяти дней до нескольких часов. К 1965 году между двумя континентами проложили уже четыреста телефонных каналов.

Сегодня мы можем не только мгновенно позвонить в любую страну, но и передать видео и фото, получая данные даже из космоса. Все эти достижения обязаны своим появлением эволюции связи. В сложном процессе конкурентной борьбы некоторые технологии неизбежно проигрывали. Но были ли они действительно хуже, или технологии связи «умирали» по иным причинам?

ALOHAnet


Это первая компьютерная сеть с беспроводной технологией передачи данных, которая стала основой для последующей разработки Ethernet, Wi-Fi и сотовой сети.

ALOHAnet была разработана группой ученых Гавайского университета, использовавших для создания сети ультравысокочастотные радиостанции. Команда разработчиков решила, что необходимо найти способ для каждого терминала связи использовать одну частоту. Другими словами, все терминалы должны были говорить по одному и тому же «проводу» в одно и то же время.

image
(c)

Чтобы предотвратить «столкновение» нескольких сообщений, был изобретен первый протокол конкурентного доступа к каналу связи, который в дальнейшем стал применяться в сетях Ethernet и Wi-Fi.

Сеть ALOHAnet опередила свое время и оказала долгосрочное влияние на технические решения будущего. Разработка сети началась в 1968 году, а в 1971-м ALOHAnet начала функционировать на территории штата Гавайи. Однако ни одна компания не воспользовалась ею в коммерческих целях — никто в тот момент не мог оценить, какую важную задачу решает новая технология.

Code Division Multiple Access (CDMA)


image
(с)

GSM и CDMA – это разные способы достижения одной и той же цели. В конечном счете, ответ на вопрос «что лучше?» заключается в качестве инфраструктуры оператора – у кого лучше построена сеть и шире охват, тот и становится победителем. Технически ни один из этих стандартов существенно не превосходит другой.

Разница между GSM и CDMA заключалась в методах передачи данных: GPRS (General Packet Radio Service) в GSM обеспечивала более медленную пропускную способность, чем CDMA (1xRTT — One Times Radio Transmission Technology), которая имела возможность работать со скоростью до 144 Кбит/сек.

Но у CDMA были свои недостатки: технология 1xRTT требует выделенного соединения с сетью, тогда как GPRS отправляет пакеты, поэтому обращение к данным на GSM-телефонах не блокирует голосовые вызовы, как на CDMA-телефонах.

Кроме того, в GSM вы легко можете поменять SIM-карту телефона. В CDMA-сетях необходимые данные записывались (прошивались) в телефон, а SIM-карта отсутствовала. CDMA-телефон нельзя было использовать в роуминге. Аналог SIM для CDMA-телефонов — так называемый R-UIM — появился только в 2002 году.

GSM и CDMA несовместимы друг с другом, поэтому пользователи оказались «заперты» в этой сети. В то время, как Европа быстро перешла на GSM, в США абоненты нескольких операторов оказались «заложниками» CDMA. При этом в Европе связь стала дешевле, а охват лучше.

Более совершенный CDMA требовал больших вычислительных мощностей и мощных финансовых вложений, в то время как инфраструктура GSM была уже создана в Европе и Азии и не требовала существенных денежных вложений для поддержания. Все эти факторы привели к постепенному падению интереса к развитию CDMA.

В 1996 году сотовый оператор «Сонет» первым в России получил лицензию на оказание услуг связи в стандарте CDMA. Уже через два года на базе оборудования Qualcomm сеть CDMA заработала в Москве. Во второй половине 90-х годов разрозненные сети CDMA стали появляться по всей России. К 2003 году было зарегистрировано 350 000 пользователей сетей CDMA (менее 2% от всей российской абонентской базы), причем 40% из них находилось в Центральном федеральном округе.

Сеть «Сонет» прекратила существование в 2004 году по причине отказа в продлении лицензии на диапазон частот 800 Мгц, где и работала первоначальная сеть CDMA 800. Эти частоты планировалась использовать для развития цифрового телевидения.

В 2002 году заработала сеть, построенная по стандарту CDMA2000 в диапазоне 450 МГц, ее оператором стала компания «Дельта Телеком». В момент запуска компания утверждала, что «эта технология [CDMA2000] в 7,5 раз более эффективно использует частотные ресурсы, чем GSM».

Однако темпы роста абонентской базы стали снижаться и к 2006 году «не соответствовали даже самым пессимистичным прогнозам». Угасание CDMA растянулось на долгие годы – последний оператор стандарта в нашей стране прекратил работу в 2018 году.

Circuit Switched Data (CSD)


Технология передачи данных из 1990-х годов, которая использовалась в сетях GSM до появления GPRS. Она впервые позволила передавать цифровые данные и подключаться к интернету (с поминутной тарификацией) на скорости 9,6 Кбит/сек.

До CSD передача данных в мобильных телефонах шла (при подключении к внешнему модему) со скоростью до 2,4 Кбит/сек (из определения стандарта GSM от мая 1996 года).

Улучшение технологии привело к появлению High-Speed Circuit-Switched Data (HSCSD), в которой скорость возросла до 14,4 Кбит/сек, а за счет использования четырех параллельных каналов скорость увеличивалась до 57,6 Кбит/сек.

Технология CSD окончательно прекратила развитие, когда большинство телекоммуникационных компаний отказались от поддержки CSD и перешли на GPRS и EDGE (E-GPRS), в которых используются более совершенные методы кодирования сигнала для увеличения пропускной способности.

Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX)



image
(с)

Для рынка сетей четвертого поколения (4G) разработали несколько стандартов беспроводной связи, в том числе WiMAX. Эта технология имела много преимуществ: пропускная способность до 75 Мбит/с, радиус действия — 25-80 километров, простота развёртывания и легкая масштабируемость.

Из всех стандартов, разработанных для 4G, WiMAX является самой близкой (по технологиям) к Wi-Fi. Стандарт, разработанный в 2001 году, иногда называют «Wi-Fi на стероидах» за его гораздо более высокую пропускную способность по сравнению с Wi-Fi-сетями.

В 2005 году стандарт обновился до 802.16d (“Fixed WiMax”), обеспечивая ошеломляющую для того времени скорость в 25 Мбит/сек. Это позволило проводить видеоконференции без лагов и смотреть потоковое видео в HD-качестве.

Обновление стандарта до 802.16m (“Mobile WiMax”) в 2011 году обеспечило скорость до 1 гигабита в секунду. Следует отметить, что пропускная способность сети WiMAX зависит от количества пользователей — чем больше подключений, тем ниже скорость передачи данных.

Стандарт WiMAX в течение некоторого времени считался хорошей заменой традиционной наземной кабельной инфраструктуре. Из-за большого радиуса действия и относительно низкой стоимости реализации (по сравнению с 3G, телефонной сетью xDSL или гибридной опто-коаксиальной сетью), технология могла не только успешно конкурировать с другими стандартами, но и решала проблему «последней мили» в отдаленных регионах.

Напомним, что последняя миля в области связи — канал, соединяющий последний сетевой узел провайдера и конечное оборудование клиента. Такой канал можно создать с помощью технологий xDSL, WiMAX, FTTx (fiber to the x — оптоволокно), Wi-Fi.

Первую WiMAX-сеть в России запустила Yota в 2008 году в Москве и Санкт-Петербурге. Всего в двух городах установили 150 базовых станций, работающих в диапазоне 2,5 — 2,7 ГГц. За первый же год число пользователей новой технологии достигло нескольких сотен тысяч.

В 2011 году аналитики компании J’son & Partners высказали пессимистичное предположение, что LTE в ближайшие годы «убьет» WiMAX, но в России дела у сети шли отлично – WiMAX-операторы строили большие планы на дальнейшее развитие. Проблем с лицензией на частоту, с которыми столкнулись CDMA-операторы, здесь не было: частоты 2.3, 2.5 и 3.5 ГГц были полностью открыты для развертывания мобильного варианта WiMAX.

В 2012 году от WiMAX отказалась Yota, успешно “пересадив” своих пользователей на первую в России LTE-сеть. Покрытие базовых станций LTE обеспечило более комфортную зону обслуживания и предоставило клиентам Yota качественно новый уровень связи по сравнению с WiMAX.

На сегодняшний день крупные компании уже свернули разработку программного обеспечения WiMAX и перешли на LTE.

Редкие азиатские стандарты: PHS и PDC


Разработанный еще в 1989 году в Nippon Telegraph and Telephone Corporation стандарт Personal Handyphone System (PHS) активно внедрялся в Японии и других странах Азии. В PHS применялись компактные ячейки, с базовыми станциями мощностью до 500 мВт и радиусом действия до сотен метров (отдельные модели имели радиус до 2 км).

Все начиналось успешно: легкое развертывание сетей, низкие фиксированные тарифы и хорошая связь даже в метро — всё это благоприятно сказывалось на коммерческом развитии. Однако конкурирующие стандарты быстро достигли аналогичного качества связи, и разница между PHS- и GSM-телефонами стерлась.

В 2010 году количество пользователей PHS составляло 4 миллиона абонентов (не все из них были активны). При этом даже в 2011 году выходили телефоны, поддерживающие PHS.

Еще один стандарт, популярный в Японии, это Personal Digital Cellular (PDC). Относился к поколению 2G и обеспечивал скорость передачи данных 11,2 Кбит/сек. Япония могла участвовать в разработке международного стандарта связи, но предпочла поддержать развитие национальной телеком-отрасли.

Когда PDC появился, он быстро занял весь внутренний рынок Японии. Это привело к несовместимости телекоммуникационных продуктов Японии со стандартом GSM, который стал доминирующим в эпоху 2G. Японские компании связи, таким образом, оказались отрезаны от огромного зарубежного рынка.

Долгосрочный вклад в собственную инфраструктуру также сделал японские компании слишком уязвимыми в условиях внешней конкуренции. Этой ситуацией смогли воспользоваться не только компании, продвигающие GSM: в Японии также получил широкое распространение стандарт W-CDMA.

Технология Wideband Code Division Multiple Access (W-CDMA) обеспечивает широкополосный доступ на скоростях до 2 Мбит/сек. Те, кто много путешествуют по миру, оказывались в ситуациях, когда мобильный телефон мог подключаться только к W-CDMA сети — этот стандарт до сих пор актуален. На 2016 год W-CDMA охватывал около 65% населения мира (LTE – 40%, а GSM – более 90%).

Иные «забытые»


Может показаться, что старые технологии давно отжили свое и упоминаются только в учебниках. Но это заблуждение: по данным Pew Research Center, еще в 2015 году 3% американцев использовали dial up для подключения к интернету. Это значит, что миллионы людей использовали сеть на скоростях до 56,6 Кбит/сек.

Существуют также редкие новые (или обновленные) нишевые стандарты связи. Все слышали про 5G, но на рынке есть, к примеру, DECT-2020 — перспективный стандарт, представляющий собой следующую ступень эволюции старых беспроводных радиотелефонов.
Теги:Стандарты связиРетроспективаALOHAnetCDMAWiMAXPHSPDC
Хабы: Блог компании Yota Беспроводные технологии Разработка систем связи Стандарты связи
Всего голосов 31: ↑31 и ↓0 +31
Просмотры27.3K

Лучшие публикации за сутки