Мобильный интернет, история, сервисы, способы организации

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Томский государственный  университет

Кафедра информационного  обеспечения и инновационной  деятельности

Факультет инновационных  технологий

 

 

 

 

Курсовая работа по дисциплине «Сетевая экономика»

Мобильный интернет, история, сервисы, способы организации

 

 

 

 

Выполнил

Студент гр. 18801

О.С. Жулин

Проверил

Зав. кафедрой ИОИД

С.Л. Миньков

 

 

 

 

 

 

 

 

Томск 2010

 

Оглавление

1. Эволюция к цифровым стандартам 4

1.1 GSM и CDMA 5

1.2 GPRS 11

1.3 EDGE 15

1.4 UMTS 17

1.5 W-CDMA 18

1.6 CDMA2000 19

1.7 HSDPA 21

2. Способы организации мобильного интернета 22

3. Мобильные сервисы 23

4. Лидеры рынка мобильной связи в России 25

5. Рынок VAS в СНГ 26

Список использованных источников 28

 

1. Эволюция к цифровым стандартам

 

Широкая популярность сотовых  сетей заставила разработчиков  всерьез задуматься об увеличении их емкости и стандартизации в рамках всей планеты. Поскольку только при  унификации телефонов можно спокойно путешествовать по всему миру, оставаясь  на связи благодаря услугам автоматического  роуминга. К этому времени, началу 90-х годов, уже было ясно, что решение  этих двух задач возможно только при  переходе к цифровым способам передачи речи и управления связью.

Разработкой общемирового стандарта  занялись как в Европе, так и  в Америке. Старый и Новый свет пошли немного разными путями, и в итоге имеется два стандарта, работающих не только на разных частотах, но и использующих принципиально  разные способы разделения одновременно звонящих абонентов.

 

1. GSM и CDMA

 

На сегодняшний день эти  два стандарта (CDMA и GSM) являются конкурирующими между собой цифровыми стандартами  мобильной связи. Стандарт GSM сейчас лидирует по количеству абонентов и  по площади покрытия, а стандарт CDMA лидирует по качеству.

GSM (Global System for Mobile Communications). Этот европейский цифровой стандарт глобальной мобильной связи, стартовав в 1991 году в Европе, сегодня стал самым популярным стандартом в мире. Он очень быстро распространяется по нашей планете, и сегодня почти во всех странах, имея в руках GSM-телефон, можно спокойно звонить и отвечать на звонки, как будто вы находитесь дома. GSM был разработан с учетом многолетнего опыта эксплуатации сотовых сетей, ориентирован на всеобщее применение и допускает существенную модификацию без изменения основных функций.

В GSM радиус соты может достигать 35 км, и возможно до тысячи одновременных  звонков. Максимальная импульсная мощность мобильных трубок не превышает 1 Вт, хотя для стационарных и автомобильных  вариантов телефонов она может  доходить и до 20 Вт. Аппараты этого  стандарта на сегодня наиболее миниатюрны и дольше всех удерживаются на связи  и в состоянии ожидания звонка.

Цифровые системы связи  обеспечивают чистое и без помех  звучание, лишь немного искажая тембр  и интонационную окрашенность речи. Только при слабых уровнях сигнала  и неустойчивой связи возможна ситуация, когда телефон как бы глотает  кусочки слов. Выигрыш в выходной мощности и пропускной способности  при переходе к цифре столь  существенны, а разборчивость речи страдает так мало, что однозначно можно простить телефонам цифровую обработку человеческого голоса.

При разговоре мы примерно половину времени молчим, слушая собеседника. Цифровые системы активно используют это обстоятельство, почти полностью  выключая, передатчик в паузах речи, стараясь не засорять понапрасну эфир и экономя батарею. А чтобы не было звенящей тишины в ушах говорящего, телефон в это время подает в динамик «комфортный шум», напоминающий типичные звуки на том конце «провода».

Эфирное подслушивание GSM-переговоров  затруднено, здесь разработчики постарались  от души. И дело не только в сложном  виде используемых сигналов и закрытости алгоритмов шифрования, но и в том, что процедура кодирования все  время меняется, и каждый новый  звонок имеет свой ключ.

Интересным шагом в  борьбе за плотность звонящих было введение GSM 1800, существенно увеличившее  пропускную способность за счет перехода к более мелким сотам и расширению диапазона частот. Судя по опыту  эксплуатации таких сетей в крупнейших мегаполисах, этот шаг полностью  снимает проблему перегрузки сети даже при поголовной «мобилизации» населения.

Во всём мире GSM работает на частоте 900 МГц и 1800 МГц, но только не в Америке. Федеральная комиссия по радиосвязи сочла свободным и продала операторам лишь небольшой участок спектра в районе 1900 МГц, и тут же возник американский GSM 1900. Причем в этом диапазоне могут работать как GSM, так и CDMA и даже D-AMPS ¹сотовые операторы. Сегодня выпускаются не только «всемирные» телефоны, работающие на 1800 и 1900 МГц, но и воистину всеядные «трехбендовые», умеющие выходить на связь во всех трех GSM-диапазонах.

Сотовые сети и Интернет во многом похожи друг на друга.  Неслучайно почти все телефоны GSM имеют WAP²-браузеры и активно обсуждаются проекты нового всемирного стандарта сотовой связи, который будет иметь существенно большую скорость передачи данных и обеспечивать вполне комфортную работу во всемирной паутине благодаря более широкой рабочей полосе и увеличенный по отношению к GSM и CDMA темпу передачи речи, изображений и данных. Сегодня такая надстройка над GSM в виде GPRS-технологии уже освоена обоими московскими операторами и достигнута скорость 40,2 кбит/с на прием.

В GSM-телефонах используется сменный модуль, отвечающий за идентификацию  абонента, - так называемая SIM³-карта. Эта маленькая микросхема не только отвечает за то, чтобы никто не звонил за ваши деньги, но и содержит обширную память, способную хранить до 255 номеров и имен ваших знакомых. Соответственно переставив SIM-карту из одного телефона GSM в другой, переносишь не только записную книжку, но и свой телефонный номер, на который теперь будет отзываться фактически уже другой телефон.

Персонализация средств связи идет быстрыми темпами, и сегодня уже можно смело переходить от понятия «рабочий» и «домашний» телефон к понятию «личный индивидуальный телефонный номер», который всегда при вас. Наиболее логичным решением этой задачи является применение SIM-карт. Универсальность этой маленькой микросхемы позволяет использовать ее во всех новых, готовых к запуску и разрабатываемых как сотовых, так и спутниковых системах связи.

Спектр услуг, предоставляемых  сегодня операторами GSM, наиболее обширен, и он непрерывно пополняется. Короткие текстовые сообщения SMS⁴ и возможность работы в Интернет прямо с клавиатуры телефона, используя WAP-браузер, передача данных и факсов (скорость 9,6 кбит/с), конференц-связь и переадресация звонков, информационные услуги (цены, погода, адреса, телефоны) и формирование различных групп пользователей - это далеко не полный перечень тех возможностей, которые получает хозяин телефона GSM.

CDMA (Code Division Multiple Access) — технология множественного доступа с кодовым разделением каналов, стандарт связи третьего поколения. Стандарт CDMA был разработан в 1993 году и на данный момент является наиболее перспективным в плане развития и принятия общего стандарта связи.

Стандарт CDMA является цифровым стандартом. Множественный доступ с  кодовым разделением означает, что  несколько абонентов могут пользоваться одним пулом радиоканалов, не пересекаясь в разговоре благодаря кодовому разделению каналов. CDMA обеспечивает высокое качество связи, высокую конфиденциальность разговоров, низкий уровень шумов одновременно с низкой мощностью излучения передатчиков.

Емкость сети CDMA в десятки  раз выше, чем у любых аналоговых или цифровых стандартов благодаря  возможности многократного использования  полосы пропускания сети. CDMA позволяет  одновременно с разговором принимать  и отправлять факсимильные сообщения  и данные.

Сети CDMA начинают набирать обороты, и в ближайшем будущем этот стандарт станет одним из основных, т.к. он может составить конкуренцию  даже проводным системам связи, благодаря  своим бесспорным достоинствам и  дешевизне. Технология CDMA легла в  основу многих разрабатываемых сейчас систем глобальной мобильной связи.

Технология мультидоступа  с кодовым разделением каналов, в основе которой лежит ортогональное разделение сигналов, известна давно.

В СССР первая работа, посвященная  этой теме, называлась «Основы теории линейной селекции» была опубликована в сборнике ЛЭИС еще в 1935 году, а ее автором был Дмитрий Васильевич Агеев.

Уже после войны в течение  долгого времени технология CDMA использовалась в военных системах связи, как в СССР, так и в США, поскольку обладала многими ценными для таких систем преимуществами, о которых будет сказано ниже.

Долгое время технология CDMA применялась исключительно в  военных целях. Лишь в середине 90-х  компания Qualcomm на основе этой технологии создала стандарт IS-95 (cdmaOne) и передала его для коммерческого использования. Основные направления внедрения и использования CDMA - это наземные фиксированные беспроводные телефонные сети, сотовые мобильные системы связи и спутниковые системы связи.

Сам принцип CDMA заключается  в расширении спектра исходного  информационного сигнала (в нашем  случае речевого), которое может производиться двумя различными методами, которые называются следующим образом: «скачки по частоте» и «прямая последовательность». Так называемые «скачки по частоте» (или FH – Frequency Hopping) реализуются следующим образом: несущая частота в передатчике постоянно меняет свое значение в некоторых заданных пределах по псевдослучайному закону (коду), индивидуальному для каждого разговорного канала, через сравнительно небольшие интервалы времени.

Приемник системы ведет  себя аналогично, изменяя частоту  гетеродина⁵ по точно такому же алгоритму, обеспечивая выделение и дальнейшую обработку только нужного канала. С помощью FH сейчас производятся попытки улучшения технических характеристик узкополосных цифровых систем сотовой связи, в частности, GSM.

Второй метод «прямой последовательности» (или DS –Direct Sequence), который основан на использовании шумоподобных сигналах и применяется в большинстве работающих и перспективных системах CDMA.

Он предусматривает модуляцию  информационного сигнала каждого  абонента единственным и уникальным в своем роде псевдослучайным  шумоподобным сигналом (он-то и является в данном случае кодом), который и расширяет спектр исходного информационного сигнала. Число вариантов таких кодов достигает нескольких миллиардов, что позволило бы создать персональную связь в масштабах нашей планеты.

В результате проведения описываемого процесса, узкополосный информационный сигнал каждого пользователя расширяется  во всю ширину частотного спектра, выделенного  для пользователей сети (база сигнала  при этом становится много больше 1).

В приемнике сигнал восстанавливается  с помощью идентичного кода, в  результате чего восстанавливается  исходный информационный сигнал. В  то же самое время, сигналы остальных  пользователей для данного приемника  продолжают оставаться расширенными и  воспринимаются им лишь как «белый шум», который является наиболее «мягкой» помехой, в наименьшей степени мешающей нормальной работе приемника.

Чтобы популярно пояснить принцип работы такой системы, воспользуемся  одной очень удачной аллегорией, которую, объясняя основы технологии CDMA, обычно предлагает компания Motorola «для экспертов и не очень».

Представьте комнату, в которой одновременно разговаривает друг с другом много пар людей, причем на разных языках. Каждый из них хорошо понимает своего собеседника, а все посторонние разговоры воспринимаются как некий фон и не особенно мешают разговору. При этом обеспечивается высокая степень защиты от активных и пассивных помех, что позволяет работать при низких значениях отношения сигнал-шум (3 - 5 дБ) со значительно меньшей мощностью передаваемого сигнала. Таким образом, в одном и том же радиочастотном канале одновременно передаются информационные сигналы большой группы пользователей.

Следует также сказать, что CDMA не зря широко используется в  военных системах связи, поскольку  расширение спектра сигналов позволяет  противодействовать преднамеренным искусственным  помехам. Если расширить базу радиосигнала до очень больших величин, то можно  сделать его ниже уровня шумов, которые и сможет наблюдать потенциальный противник. На приемной же стороне исходный сигнал будет восстановлен.

Таким образом, подобные системы  можно было бы использовать (и такие  системы существуют), не мешая работе других радиосредств, использующих тот  же диапазон радиочастот. Однако это  не используется в существующих коммерческих сотовых системах CDMA.

 

Услуги в сетях CDMA IS-95

 

Можно долго говорить о  преимуществах той или иной техники, но для коммерческого использования  важным является набор услуг, за которые  абонент будет платить деньги.

Главным достоинством сетей CDMA является очень высокое качество передачи речи, а это, согласитесь, главная  услуга всех телефонных сетей. Речь в  системе CDMA преобразуется в цифровой поток посредством специального вокодера с переменной в зависимости  от интенсивности речи скоростью. Это  позволяет экономно использовать пропускную способность радио тракта. То есть, пока вы молчите, ресурс радиоканала может использовать другой абонент, тоже разговаривающий в настоящий момент.