Sistemas móviles de tercera generación.

Sistemas móviles de tercera generación..

NIKOLAEV Vadim Petrovich

SISTEMAS MÓVILES DE LA III GENERACIÓN

En el primer número de la revista del nuevo milenio surge la idea de presentar nuevas tecnologías de la información que deberían cambiar significativamente muchos ámbitos de nuestra vida. Uno de los proyectos más ambiciosos, cuya implementación debería tener lugar a principios del milenio, es el concepto de IMT-2000 (Telecomunicaciones Móviles Internacionales-2000), que prevé la creación de una nueva familia de diferentes sistemas de comunicaciones móviles, unidos bajo el nombre general de sistemas móviles de tercera generación.

En los últimos años, las comunicaciones móviles han sido el sector de más rápido crecimiento en el mercado de las telecomunicaciones. Según las previsiones sobre el ritmo de desarrollo de los sistemas móviles durante la década del milenio, el número de abonados a las redes móviles puede superar al número de usuarios de telefonía fija. Sin embargo, un mayor crecimiento en el número de suscriptores de sistemas de comunicaciones móviles está directamente relacionado con la capacidad de estos sistemas para cumplir con los requisitos para la prestación de servicios con una calidad y composición no peores que en las redes de línea fija. Los propios servicios de comunicación están pasando a primer plano, en lugar de las tecnologías de telecomunicaciones, como ocurre actualmente. Por lo tanto, al desarrollar sistemas móviles de tercera generación (3G), la tarea principal fue proporcionar al consumidor masivo herramientas y servicios de comunicación personal en todas las áreas de negocios, seguridad, educación, vida hogareña, entretenimiento, etc. . Además, estos servicios deben prestarse en cualquier lugar, en cualquier momento y utilizando un terminal universal.

¿Qué es 3G?

Como es sabido, la mayoría de los sistemas de comunicaciones móviles actualmente en uso pertenecen a sistemas de segunda generación. Se trata de sistemas de radiocomunicación móvil celular digital (GSM, D-AMPS, CDMA), sistemas troncales profesionales (TETRA, APCO 25, Tetrapol, IDEN), sistemas de acceso inalámbrico (CT2, DECT, PHS), sistemas satelitales (Inmarsat-M, ICO, Globalstar, etc.). La introducción generalizada de sistemas de segunda generación aseguró la prestación de servicios masivos de comunicación de voz y transmisión de datos de baja velocidad a los suscriptores. Al mismo tiempo, cada una de las principales regiones del mundo (Europa, Asia, América del Norte) utilizó sus propios enfoques para crear sistemas de comunicaciones móviles, lo que llevó a la incompatibilidad de los sistemas de comunicaciones móviles existentes entre sí.

Actualmente en la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT)y los organismos de normalización de distintas regiones del mundo (Europa, América del Norte, región de Asia y el Pacífico) están completando el trabajo de creación de estándares para los sistemas de comunicaciones móviles terrestres de tercera generación. La familia de sistemas IMT-2000 no consistirá simplemente en sistemas de comunicación celular avanzados, sino que se referirá a sistemas de comunicación universales que integran todo tipo de redes, incluidas redes terrestres de satélite, macro, micro y picocelulares, así como sistemas de acceso por radio. Las características distintivas de los sistemas 3G, según sus creadores, deberían ser:

• disponibilidad de servicios de comunicación en cualquier lugar y en cualquier momento, “comunicación siempre y en todas partes” (en cualquier lugar, en cualquier momento);
• un aumento significativo en la gama de servicios, principalmente servicios multimedia y acceso inalámbrico a Internet;
• acceso móvil a todos los recursos de un único espacio de información global, integración de servicios de redes fijas y móviles;
• marketing flexible, es decir. posibilidad de completar un conjunto de servicios en función de las necesidades de los clientes.

Los principales requisitos para los sistemas de comunicaciones móviles de tercera generación, en base a los cuales se basa su arquitectura, son los tipos de servicios necesarios, cuyo alcance es cercano al proporcionado en las redes de línea fija (Tabla 1), así como ciertos valores de velocidad de transmisión de información para diferentes grados de movilidad del abonado o velocidad de tráfico y áreas de cobertura (Tabla 2).

Tabla 1.

Tabla 2.

Como se puede observar en las tablas, el desarrollo de sistemas de tercera generación requiere nuevas soluciones técnicas.

En primer lugar , el desarrollo de nuevas interfaces radioeléctricas que permitan transmitir información a velocidades de hasta 2048 kbit/s. El aumento de la velocidad de transmisión en la interfaz radioeléctrica implica una ampliación de la banda de frecuencia del canal radioeléctrico y requiere la elección de tipos de modulación y acceso radioeléctrico espectralmente eficientes. Relevante en estas condicionesEl problema de la asignación del espectro de frecuenciaspara los sistemas 3G se convierte en un problema.

En segundo lugar, se debe garantizar el aumento de la capacidad de las redes de comunicación sin costos significativos para el desarrollo y cambio de los canales de comunicación físicos existentes. La solución más progresista a este problema es el uso predominante de la conmutación de paquetes en redes 3G, en lugar de la conmutación de circuitos.

En tercer lugar, el desarrollo de terminales universales de pequeño tamaño es necesario, capaz de operar en varias redes móviles de tercera generación y cumplir con los requisitos de varios estándares de la familia 3G.

Historial de creación

La historia de la creación de los sistemas móviles de tercera generación se remonta a 1985, cuando la UIT anunció el programa FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunications Systems). Inicialmente, este programa estaba dirigido a las comunicaciones de voz, pero posteriormente la UIT definió como los principales requisitos para la transmisión inalámbrica de datos.

En el celebrado en 1992 Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones (CAMR-92 – Conferencia Administrativa Mundial de Radiocomunicaciones)A nivel global, se tomó la decisión de asignar recursos del espectro de radiofrecuencia para una nueva generación de sistemas móviles. Cabe señalar que en un momento la Unión Internacional de Telecomunicaciones no emitió recomendaciones técnicas para los sistemas móviles de primera y segunda generación. Sin embargo, el impresionante ritmo de desarrollo de las redes celulares de segunda generación, que incluyen, en particular, los sistemas GSM y D-AMPS, ha obligado a la UIT a cambiar su actitud hacia las comunicaciones móviles. Corrigiendo sus propios errores, la UIT participó activamente en el desarrollo de normas de tercera generación. Inicialmente, para reducir los altos costos para los consumidores asociados con múltiples sistemas, la UIT decidió desarrollar un único estándar global 3G bajo el programa llamado IMT-2000 en 1996, y existían todos los requisitos previos para esto. Por un lado, la UIT desarrolló recomendaciones que determinaron la estructura de la interfaz radioeléctrica y sus principales elementos de red, y por otro, se hizo un llamado a los países miembros de este organismo internacional a preparar sus proyectos para sistemas de tercera generación.

Sin embargo, después de revisar los proyectos presentados para sistemas terrestres y satelitales, quedó claro que no sería posible acordar requisitos uniformes para los sistemas de tercera generación. La razón principal fue la diferencia fundamental entre los dos métodos subyacentes de acceso múltiple a los canales de comunicación: temporal — TDMA (Time Division Multiple Access), y codificado — CDMA (Acceso múltiple por división de código). Resultó prácticamente imposible unir los intereses de varias organizaciones internacionales en el marco de un solo proyecto.

Por tanto, el enfoque ha cambiado. Se aprobó el concepto de una familia de normas que debería armonizar los diferentes tipos de redes móviles. Por tanto, no se puede decir que en el marco de las IMT-2000 se creará un estándar unificado de comunicaciones móviles; esta tarea se pospondrá hasta la etapa de desarrollo de los sistemas de cuarta generación. Sin embargo, los usuarios bien pueden obtener un terminal multimodo universal que funcione en sistemas de diversos estándares.

Estándares de interfaz de radio: propuestas y soluciones

En respuesta a un llamamiento dirigido a las administraciones nacionales de comunicaciones y a los principales fabricantes de equipos móviles, la UIT recibió en 1998 16 propuestas distintas de proyectos de normas, de las cuales 10 se referían a comunicaciones terrestres y 6 a comunicaciones por satélite. Se anunciaron proyectos de 3 regiones líderes del mundo: Europa, América del Norte y Asia-Pacífico.

(Cabe señalar que el problema de elegir un estándar (o estándares) para los sistemas satelitales resultó ser más complejo que para los terrestres. Además de las tecnologías TDMA y CDMA incompatibles, existe una variedad de opciones para construir constelaciones orbitales. , lo que plantea dificultades adicionales a la hora de armonizar varios proyectos. Si bien para los sistemas terrestres fue posible llegar a un cierto compromiso, para los sistemas por satélite aún quedan por resolver una serie de cuestiones, por lo que sólo se considerarán los sistemas de comunicaciones móviles terrestres. Además, dejamos la información sobre todos los proyectos de sistemas satelitales de tercera generación como tema para un artículo aparte.)

En Europa, pudieron desarrollar una política unificada para la transición a sistemas de tercera generación. El enfoque europeo se basa en diez años de experiencia exitosa en el desarrollo e implementación de GSM, así como en una política bastante estricta para regular los mercados de telecomunicaciones y reglas para la certificación y concesión de licencias de equipos de comunicaciones móviles. El concepto europeo para la creación de sistemas de comunicaciones móviles de tercera generación se denomina UMTS (Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles). Como parte de este concepto, se presentaron dos proyectos de normas, desarrollados porInstituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones: UTRA (Acceso de Radio Terrestre UMTS) y DECT EP (Proyecto ETSI de Telecomunicaciones Inalámbricas Digitales Mejoradas).

El mercado de las comunicaciones móviles en Estados Unidos y Canadá está impulsado más por las fuerzas del mercado que por decisiones regulatorias. Aquí, al preparar el borrador de un nuevo estándar de interfaz de radio, abandonaron una única propuesta nacional, por lo que la UIT recibió cuatro proyectos de la región de América del Norte, dos de los cuales no fueron preparados por institutos de normalización, sino por las empresas industriales Qualcomm y Ericsson ( Sucursal de América del Norte).

El enfoque asiático hacia los sistemas 3G se caracteriza por el deseo de los países de esta región de liderar las últimas tecnologías de comunicación móvil. En este sentido, los cuatro proyectos de normas presentados a la UIT (Corea del Sur — 2, China, Japón) se caracterizan por centrarse en los propios fabricantes de equipos.

Sin aburrir a los lectores con la historia de la creación y lucha por el liderazgo mundial de varias asociaciones creadas para promover estos proyectos, así como información sobre quién presentó qué proyecto, podemos decir que como resultado de un complejo trabajo en equipo, las partes en competencia pudieron acordar 5 opciones de interfaces de radio para comunicaciones de redes terrestres:

• IMT-DS (Difusión Directa);
• IMT-TC (Código de Tiempo);
• IMT-FT (frecuencia horaria);
• IMT-MC (multiportadora);
• IMT-SC (portadora única).

Las principales diferencias entre estas interfaces están determinadas por el método de acceso múltiple a los canales de comunicación y el método de diversidad dúplex.

Las interfaces de radio de los sistemas de tercera generación se basan en dos acceso múltiple métodos: TDMA y CDMA.

Tecnología TDMAImplica el uso de algún recurso de frecuencia común por parte de todos los suscriptores, asignando a cada uno de ellos su propio intervalo de tiempo, durante el cual tiene la oportunidad de transmitir información. Para aumentar el rendimiento de una red de comunicación, TDMA se utiliza generalmente junto con el acceso múltiple por división de frecuencia.

Método de acceso múltiple por división de código CDMASe basa en el uso de señales de espectro ensanchado y la transmisión simultánea de un gran número de señales en una banda de frecuencia común. El sistema no tiene una asignación fija de canales y su división se realiza según el tipo de secuencia de códigos del abonado. Al poseer una alta eficiencia espectral, este método requiere una nivelación de alta precisión de los niveles de señal recibida en la estación base y una sincronización estricta de las estaciones móviles. En lugar de la tasa de transferencia de información, los sistemas CDMA utilizan el concepto de tasa de chip, que se define como la tasa de símbolo de una señal de espectro ensanchado (señal similar al ruido).

Los defensores de los sistemas de división de códigos destacan las ventajas de estos sistemas en términos de secreto y confidencialidad en comparación con otras tecnologías de comunicación móvil. El caso es que las redes con tecnología CDMA utilizan una señal de radio de base amplia D=BT> > 1, donde D es la relación de compresión base o de señal; B – banda de señal CDMA en el aire, MHz; T – duración del símbolo de información, μs. Detectar la presencia de dicha señal en el aire utilizando medios especiales es mucho más difícil que detectar señales con división de frecuencia o tiempo con una base pequeña, ya que la densidad espectral de potencia de una señal CDMA es mucho menor. La confidencialidad de la comunicación se logra mediante el uso de codificación de múltiples etapas.

El método de espaciado dúplex de los canales de comunicación determina la posibilidad de intercambiar información a través de un enlace de radio en ambas direcciones. Con la diversidad dúplex de frecuencia (FDD Frequency Division Duplex) la información se recibe y transmite en diferentes frecuencias. En modo dúplex por división de tiempo (TDD – Dúplex por división de tiempo)la información se intercambia a través de una línea de comunicación (en una frecuencia portadora) debido a la multiplexación de los canales de recepción y transmisión en diferentes intervalos de tiempo.

Interfaz de radio IMT-DS construido sobre la base de la tecnología WCDMA (Wideband Code Division Access), acceso múltiple por división de código de banda ancha con expansión directa del espectro (DS — Direct Spread) en una banda de frecuencia de aproximadamente 5 MHz y utilizando espaciado dúplex de frecuencia. Velocidad de reloj: 3,84 MHz.

Interfaz de radio IMT-TCse basa en la división de código en tiempo de canales TDMA/CDMA con espaciamiento dúplex en el tiempo y está destinado a organizar comunicaciones en bandas de frecuencia no emparejadas. La banda de frecuencia también está dentro de los 5 MHz y la velocidad del reloj es la misma que la de IMT-DS (3,84 MHz).

En la interfaz de radio IMT-FTSe utiliza un espaciado dúplex combinado de frecuencia y tiempo y el funcionamiento es posible en bandas de frecuencia tanto emparejadas como no emparejadas. Es un estándar de sistema microcelular DECT EP extendido elaborado por ETSI. El estándar permite tres velocidades de transmisión de información en la interfaz aérea (1152, 2304 y 3456 kbit/s), lo que fue posible gracias al uso de nuevos métodos de modulación.

Interfaz aérea IMT -MC se basa en una modificación del sistema de división de código multifrecuencia cdma2000, y el aumento de capacidad se basa en la transmisión simultánea de señales en varias portadoras con espaciado dúplex de frecuencia.

Interfaz de radio IMT-SCse basa en el desarrollo del proyecto estadounidense UWC-136, que representa un sistema TDMA de frecuencia única para uso en bandas de frecuencia emparejadas.

En la Tabla 3 se presentan breves características técnicas de las interfaces de radio estandarizadas.

Tabla 3.

¿Revolución o evolución?

Como suele ser el caso, el principal tema controvertido en la implementación de tecnologías prometedoras no es el objetivo en sí, sino el método para lograrlo. Así, en el caso de los sistemas móviles 3G, existe una rivalidad entre dos estrategias de transición: revolucionaria (estrategia W) y evolutiva (estrategia N).

Estrategia revolucionaria prevé un reemplazo completo de la infraestructura de la red de comunicaciones existente y la introducción de equipos fundamentalmente nuevos basados ​​​​en tecnologías de banda ancha (banda ancha). Esta estrategia se caracteriza por un alto riesgo comercial y la necesidad de importantes gastos de capital. La opción revolucionaria requiere un nuevo recurso de frecuencia que, al mismo tiempo, permita proporcionar de inmediato una alta capacidad de red y nuevos servicios de comunicación. Inicialmente, la creación de un sistema de comunicación 3G sigue el camino de construir redes piloto separadas con una gama completa de servicios.

evolución aceleradaLos sistemas de comunicaciones móviles de banda estrecha existentes (banda estrecha) implican una sustitución fluida de los equipos en función de la demanda de determinados tipos de servicios. Este enfoque le permite modernizar constantemente la infraestructura existente de redes de comunicación, introduciendo nuevos elementos y brindando gradualmente nuevos servicios de comunicación. Inicialmente, el aumento de la capacidad y la prestación de nuevos servicios se elaboran dentro del recurso de frecuencia ya asignado. La estrategia evolutiva se caracteriza por un menor riesgo comercial y costos de capital reducidos en comparación con la opción de desarrollo revolucionaria.

La elección de la estrategia de transición preocupa a todos los participantes en el mercado de las comunicaciones móviles. Es seguro suponer que las poderosas empresas fabricantes de equipos (Ericsson, Motorola, Nokia, Qualcomm, etc.), que llevan mucho tiempo trabajando en este mercado y tienen suficiente potencial de inversión, irán en ambas direcciones simultáneamente, porque Esto le permitirá no cometer errores en ningún escenario. Los pequeños productores tendrán que correr riesgos y elegir una estrategia específica, porque… Simplemente no habrá fondos suficientes para un movimiento paralelo en ambas direcciones.

Los operadores de redes móviles existentes tendrán que hacer la misma elección, y lo más probable es que opten por una opción evolutiva por la misma razón de dificultad para conseguir los recursos financieros necesarios. Al mismo tiempo, la introducción de redes de comunicaciones móviles de tercera generación ofrece una excelente oportunidad para que los operadores jóvenes que no temen perder sus inversiones de capital en las redes existentes ocupen su lugar en el grupo de líderes. Cabe señalar que los gigantes del negocio de la informática y las redes, como Microsoft y Oracle, planean capturar una gran parte del mercado de sistemas de comunicaciones móviles.

Recurso de frecuencia

Crear un espacio de información unificado utilizando sistemas de comunicaciones móviles de tercera generación es imposible sin asignar un recurso de frecuencia común necesario para su funcionamiento. Por tanto, uno de los principales problemas que tuvo que resolver la UIT a la hora de desarrollar una estrategia para introducir redes de comunicación 3G fue la tarea de asignar un único rango de frecuencia.

Los principios fundamentales formulados en el concepto IMT-2000 sobre el problema de la distribución de recursos de frecuencia fueron:

• la posibilidad de combinar varias estrategias para introducir servicios de comunicaciones móviles de tercera generación (revolucionarios y evolutivos);
• asegurando flexibilidad en la asignación de frecuencias para la libertad de elegir la opción de uso del espectro (bandas de frecuencias emparejadas y no emparejadas), su volumen y el área geográfica donde se espera el uso de nuevos servicios de comunicaciones.

Sobre la base de estudios teóricos y de expertos, las necesidades totales de recursos de frecuencia para el despliegue de redes 3G se estimaron en un rango de 230 MHz de ancho. Naturalmente, no existía tal parte del espectro en el rango de frecuencia más adecuado para las comunicaciones móviles (hasta 1 GHz). En este sentido, en la conferencia CAMR-92 se llegó a un acuerdo sobre el uso de recursos de frecuencia en el rango de frecuencia superior para 3G. De acuerdo con esta decisión, las bandas de frecuencia 1885 – 2025 y 2110 – 2200 MHz están destinadas a sistemas de acceso inalámbrico, comunicaciones celulares y por satélite de tercera generación (Fig. 1). En este caso, las bandas de frecuencia 1980 – 2010 MHz (dirección de comunicación tierra-aire) y 2170 – 2200 MHz (“aire-tierra”) están atribuidas al segmento de satélite. Estas decisiones fueron posteriormente confirmadas por las correspondientes recomendaciones de la UIT: CMR-95 y CMR-97.

 
Fig.1. Asignación de recursos de frecuencia para las IMT 2000 según decisión de la UIT.

El enfoque para el desarrollo de recursos de frecuencias en varias regiones del mundo está determinado por la elección de una opción revolucionaria o evolutiva para el desarrollo de sistemas móviles de tercera generación.

En Europa se prevé una combinación de opciones revolucionarias y evolutivas. Por lo tanto, para los nuevos sistemas, el enfoque de asignación de espectro prácticamente coincidió con las recomendaciones de la UIT. De acuerdo con la decisión del Comité Europeo de Radiocomunicaciones (ERC), las siguientes bandas de frecuencia están reservadas para el inicio de la operación comercial de sistemas de tercera generación desde 2002 (Fig. 2):

• emparejado bandas de frecuencia 1920 – 1980 y 2110 – 2170 MHz (2 x 60 MHz) – para redes terrestres (macrocélulas) que funcionan en modo FDD basadas en la interfaz radioeléctrica IMT-DS;
• bandas de frecuencia no emparejadas 1900 – 1920 y 2010 – 2025 MHz – para redes terrestres (microcélulas) con espaciado dúplex TDD y el uso de la interfaz radioeléctrica IMT-TC;
• 1980 — 2010 y 2170 — 2200 MHz — para organizar redes de satélite.

La única característica es la asignación específicamente para los sistemas estándar DECT de un rango separado con un ancho de 20 MHz (1880 — 1900 MHz), cortando la banda de 15 MHz del recurso de frecuencia general UMTS. Así, para los sistemas de tercera generación en Europa se asignan un total de 155 MHz para redes terrestres y 60 MHz para redes de satélite.

Se espera que la transición evolutiva hacia los sistemas 3G en Europa se lleve a cabo dentro de las secciones del espectro (alrededor de 240 MHz) utilizadas por las redes de segunda generación (GSM-900, GSM-1800 y DECT), mediante la introducción de tecnologías GPRS y EDGE. /p>

 
Fig.2. Asignación de recursos de frecuencia para las IMT 2000 en Europa

En la región de Asia y el Pacífico, la situación con respecto a la asignación de recursos de frecuencias para las IMT-2000 es similar a la situación en Europa. La opción revolucionaria para introducir redes de tercera generación elegida en Japón, Corea del Sur y otros países asiáticos permite la distribución del espectro basándose en las recomendaciones de las IMT-2000. Al mismo tiempo, si los recursos del espectro son gratuitos para los sistemas con FDD, entonces la implementación de sistemas con TDD, al menos en Japón, se complica por la presencia en el mismo rango de un sistema de comunicaciones personales basado en teléfonos portátiles PHS (Personal Handy Phone System), que opera en la banda de frecuencia 1895 – 1918,1 MHz.

Se espera que las redes de comunicaciones por satélite en los países de esta región se creen en los rangos de frecuencia recomendados por IMT-2000.

La situación en los Estados Unidos, que determina el desarrollo de los sistemas de telecomunicaciones en América del Norte y del Sur, es fundamentalmente diferente de la situación en Europa y Asia. El hecho es que parte del espectro (1850 — 1910 y 1930 — 1990 MHz) asignado a los sistemas terrestres IMT-2000 ya ha sido asignado y agotado. Por tanto, en Estados Unidos, en la primera etapa de introducción de sistemas móviles de tercera generación, se espera una opción de desarrollo evolutivo mediante la introducción de nuevos servicios en las bandas de frecuencia de los sistemas de segunda generación, cuyo recurso total de frecuencias es 190MHz. Potencialmente, la sección de espectro actualmente libre de 2110 – 2160 MHz se puede utilizar para redes 3G.

Pero para las comunicaciones por satélite en América del Norte, se proporciona un rango de frecuencia más amplio que en otras regiones: 1990 – 2025 y 2160 – 2200 MHz.

 
Fig.4. Asignación de recursos de frecuencia para las IMT 2000 en América

Las perspectivas de aumentar la eficiencia en el uso de los recursos del espectro de frecuencias radioeléctricas están asociadas tanto con aspectos técnicos como organizativos.

Desde un punto de vista técnico, se puede lograr un aumento de la eficiencia del espectro mediante el uso de nuevos métodos de modulación espectralmente eficientes y codificación resistente al ruido, protocolos de acceso por radio y diversos métodos de recepción por diversidad. Además, la capacidad de las redes de comunicaciones móviles se puede aumentar mediante el uso de métodos más eficientes de compresión de información multimedia y una gestión flexible de los recursos de radio.

Las medidas organizativas implican compartir bandas de frecuencia entre operadores de redes de comunicaciones terrestres y por satélite y espectro. conversión.

Servicios

La principal característica distintiva de los sistemas móviles de tercera generación es la capacidad de transmitir información multimedia de alta calidad. Las tendencias en el desarrollo de las comunicaciones móviles permiten predecir un aumento significativo en el número de usuarios de servicios de comunicación multimedia. Según los expertos del foro UMTS, ya en 2005 el tráfico multimedia podría superar el 60% del volumen total de tráfico de las redes 3G.

Con la introducción de los sistemas de tercera generación, los abonados recibirán un servicio comparable en nivel a las redes de comunicaciones fijas. Además, se proporcionará en cualquier lugar. Los propietarios de terminales móviles podrán utilizar acceso a Internet de alta velocidad, videotelefonía y servicios de videoconferencia. Es posible recibir una amplia variedad de programas de radiodifusión, incluidos incluso programas de televisión.

Estos servicios, además del campo directo de las telecomunicaciones, se pueden utilizar en una amplia variedad de áreas.

Por ejemplo, en el ámbito seguridad. Nuestra revista ya ha indicado algunas de las oportunidades que pueden surgir para los agentes del orden y los servicios de seguridad al introducir nuevas tecnologías en los sistemas de comunicación celular (Nikolaev V.P. “Nuevas tecnologías GSM para agentes de seguridad”, Equipo especial”, nº 4, 2000), sin embargo, dado el tema de la revista, es aconsejable volver a insistir en este tema.

Con la introducción de sistemas móviles de tercera generación, es posible crear complejos efectivos sistemas de control remotode objetos protegidos. El seguimiento de la seguridad de los distintos componentes de un objeto se puede organizar fácilmente utilizando varios sensores y cámaras de vídeo portátiles, y la transmisión de esta información se puede realizar a través de redes 3G. Cabe señalar que una ventaja importante de estos sistemas es que no es necesario obtener un permiso especial para utilizar frecuencias de radio.

La capacidad de obtener información de referencia rápidamente.de bases de datos abiertas y cerradas puede mejorar significativamente la eficiencia de los agentes de seguridad. Se puede realizar una cierta cantidad de trabajo analítico directamente en el lugar del incidente. Aumenta la eficiencia de la toma de decisiones en una amplia variedad de situaciones.

La alta velocidad del flujo de datos en los sistemas móviles de tercera generación permitirá la transmisión de información de vídeo desde el lugar de los hechos durante una amplia variedad de actividades: operaciones antiterroristas, vigilancia del lugar, experiencia técnica en el lugar de un incidente, etc.

La combinación de servicios de sistemas de navegación y transmisión de alta velocidad de grandes volúmenes de información a través de redes 3G permitirá la creación de potentes sistemas de posicionamiento de objetos móviles que se pueden utilizar en diversas áreas de seguridad.

Cabe señalar una vez más que las redes 3G, especialmente aquellas basadas en sistemas de división de códigos, logran una alta seguridad y confidencialidad de las comunicaciones, lo cual es extremadamente importante para aplicaciones especiales.

Se espera que el mayor grado de implementación de los sistemas móviles se conseguirá en el ámbito del comercio y los negocios. En primer lugar, se ampliará significativamente el volumen de servicios bancarios prestados a través de terminales móviles. Serán diversos servicios de información y referencia de pago, pagos electrónicos y otras operaciones bancarias. Los radioteléfonos móviles en un futuro próximo, al resolver el problema de garantizar la seguridad de la información transmitida, bien podrían convertirse en una especie de cajeros automáticos móviles.

El uso de terminales móviles, según algunos expertos, permitirá transferir prácticamente el comercio minorista a manos del cliente. Según las estimaciones de Intel, el volumen de negocios anual del comercio electrónico a principios del nuevo siglo superará el billón de dólares. Por lo tanto, muchos operadores de telefonía móvil se están preparando seriamente para comenzar a trabajar en el campo del comercio minorista de diversos productos.

Aplicaciones de las comunicaciones móviles en en la prestación de servicios individuales (entorno doméstico, educación, entretenimientoetc.) con el desarrollo de la transmisión de información multimedia se convierten en un mercado independiente y de gran capacidad. Los servicios de tercera generación incluyen el servicio prestado mediante tecnología VHE (Virtual Home Environment), cuya idea es proporcionar al abonado servicios adaptados a sus necesidades, independientemente de las tecnologías de acceso radioeléctrico, los estándares de red y los equipos del abonado utilizados. (Como ejemplo de la introducción de las comunicaciones móviles en el mercado de servicios al consumidor, se puede citar la primera lavadora del mundo con un módem de radio incorporado, lanzada por Merloni. Para encender una máquina de este tipo, basta con llamar a un teléfono específico número de teléfono móvil.)

El aumento de la base de suscriptores de sistemas de comunicaciones móviles debido a adolescentes y jóvenes implica un aumento significativo de la demanda de servicios de información, educación y entretenimiento (canales de televisión de pago, juegos interactivos). El aumento de la actividad de la población contribuye a un aumento en la necesidad de servicios de teleasistencia (proporcionando datos de audio y video a pedido, información de referencia para orientación local, etc.). Por lo tanto, la gama de aplicaciones de las comunicaciones móviles en esta área se expandirá constantemente.

Terminal universal del futuro

Mientras los analistas predicen el desarrollo de ciertos tipos de servicios en los sistemas de comunicaciones móviles de tercera generación y los operadores eligen una estrategia para la transición a las redes 3G, los fabricantes de equipos ya están comenzando a desarrollar modelos de nuevos teléfonos celulares que pueden servir como prototipo para futuros terminales móviles.

Con base en las tareas de los sistemas 3G, un terminal móvil, además de realizar las funciones de intercambio de información a través de un canal de radio, debe brindar la capacidad de mostrar información de video de alta calidad, ingresar y almacenar una cantidad suficiente de datos y una cierta cantidad. de potencia informática, al menos para resolver el problema del acceso a Internet. Todas estas funciones adicionales son inherentes a una computadora personal. Por tanto, la más sencilla de las opciones propuestas para un terminal móvil 3G es la integración de un teléfono móvil y un ordenador de bolsillo. Sin embargo, también aquí es posible una amplia variedad de opciones de diseño.

Para resolver el problema de la visualización de imágenes de vídeo, Ericsson ofrece ampliar el tamaño de la pantalla haciéndola retráctil. Esto reducirá el tamaño total del teléfono.

En otro modelo de diseño, la pantalla tiene la forma de una pantalla a color flexible ubicada entre dos placas deslizantes en las que se ubican la computadora y el propio teléfono. Ya queda poco por hacer: sólo queda desarrollar una pantalla a color flexible.

Nokia ofrece simplemente ampliar la pantalla para cubrir toda la superficie del celular.

Para proporcionar entrada de información, actualmente se propone utilizar pantallas táctiles con un teclado o dispositivos para leer texto escrito a mano (tales modelos ya están a la venta). Sin embargo, la velocidad de entrada de información en este caso es muy baja. Es mucho más agradable soñar con la posibilidad de introducir información por voz, pero hacer previsiones sobre el tiempo de aparición de dicho servicio es una tarea ingrata.

Los discos duros de pequeño tamaño se pueden utilizar para almacenar información, sobre todo porque la miniaturización de los discos duros está en pleno apogeo. Con su ayuda, es muy posible proporcionar un registro de las negociaciones en curso.

El principio más prometedor para la construcción de terminales móviles 3G probablemente debería considerarse el uso de la tecnología Bluetooth, que permite utilizar los componentes del teléfono por separado, sin conectarlos estructuralmente. En este caso, los elementos terminales intercambian información a través de un canal de radio multipunto en el rango de 2,44 GHz, controlado por un protocolo multinivel similar al protocolo GSM. Así, en un momento dado podrás trabajar únicamente con aquellos elementos del teléfono que sean necesarios: ya sea la pantalla, o el intercomunicador, o el ordenador.

No hay duda de que esas empresas tomarán la papel líder en el mercado de terminales móviles, que ofrecerá al consumidor la más amplia variedad de servicios y la máxima facilidad de uso del dispositivo.

El comienzo del viaje

El enfoque europeo para la creación de redes de tercera generación se caracteriza por el cumplimiento de las recomendaciones del foro UMTS sobre la asignación del espectro de frecuencias y el papel de liderazgo de los operadores de redes GSM establecidos.

Actualmente, casi todos los principales operadores móviles GSM que operan en Europa ya han presentado solicitudes para prestar servicios 3G. Las administraciones de comunicaciones de los estados europeos están resolviendo el problema de asignar bandas de frecuencia emparejadas (2×60 MHz) y no emparejadas (1×35 MHz) a partir de un recurso disponible públicamente. La mayoría de ellos asignan a cada operador bandas emparejadas de 2×10 o 2×15 MHz y una banda no emparejada de 1×5 MHz.

Finlandia fue el primero en resolver el problema de la emisión de licencias para el despliegue de redes de tercera generación. Según los resultados de una licitación celebrada a principios de 1999, cuatro importantes operadores de telefonía móvil recibieron licencias. En algunos países europeos ya ha surgido el problema de los recursos de frecuencia limitados para las redes 3G. En países como los Países Bajos, Inglaterra, Italia, Alemania y Dinamarca, donde hay entre cuatro y cinco operadores nacionales, no hay recursos públicos suficientes para que los nuevos operadores planeen empezar a prestar servicios 3G.

Los países europeos están planean emitir licencias nacionales o regionales para operar en redes UMTS (Tabla 4). A partir de 2002 está prevista la prestación de una amplia gama de servicios 3G.

Los países europeos resuelven los problemas relacionados con el suministro de recursos de frecuencia mediante dos enfoques: una licitación o una subasta. Además, el principio de asignación de recursos de frecuencia mediante subasta genera grandes beneficios para los gobiernos de los países que eligen este enfoque. Por ejemplo, las mayores subastas para la venta de derechos de arrendamiento de canales de frecuencia reportaron al tesoro británico 34 mil millones de dólares, y al tesoro alemán una cantidad récord de 46,2 mil millones de dólares.

Tabla 4.

Varios expertos creen que la apuesta de los operadores europeos por los sistemas GSM y el camino evolutivo de desarrollo elegido en este sentido basado en la introducción de las tecnologías GPRS y EDGE frenará el avance hacia los sistemas de tercera generación, ya que los operadores se limitarán a la comunicación de banda estrecha. modos. Por tanto, se supone que el mercado de servicios 3G se formará más rápidamente en Estados Unidos y los países asiáticos desarrollados, donde una importante cuota de mercado la ocupan los sistemas CDMA, que aportan ciertas ventajas tecnológicas en la transición a sistemas de tercera generación.

Por ejemplo, el mayor operador de telefonía móvil de Japón, NTT DoCoMo, lanzó en febrero de 1999 el primer servicio de comunicación móvil a nivel nacional, i-Mode, que proporciona servicios 3G basados ​​en tecnología de red IP de paquetes e Internet móvil. Hoy en día, 14 millones de suscriptores de la red utilizan este servicio. NTT DoCoMo y otros operadores japoneses planean comenzar a desplegar redes de tercera generación a gran escala en 2001 basadas en nodos y terminales de red que implementen CDMA de banda ancha. Hasta 2003, la empresa tiene intención de invertir hasta 40 mil millones de dólares en el despliegue de la red. La posibilidad de inversiones tan grandes se explica por la cuidadosa política del gobierno japonés: en junio de este año NTT DoCoMo recibió una licencia para proporcionar servicios de comunicación de tercera generación. año de forma gratuita.

En los Juegos Olímpicos de Sydney, Samsung Electronics demostró tecnologías de tercera generación basadas en sistemas CDMA. Las posibilidades de organizar videoconferencias utilizando pequeñas pantallas de cristal líquido en color en teléfonos móviles, brindar servicios de «sonido bajo demanda» (descarga de archivos de música directamente desde Internet a un teléfono móvil), transmitir videoclips y películas a través de canales de comunicación móviles a través del «video Se demostró el servicio «on demand».

Perspectivas de 3G en Rusia

.Rusia, en su avance hacia los sistemas móviles de tercera generación, se centra principalmente en la opción de desarrollo evolutivo y en las tecnologías europeas desarrolladas en el marco del concepto UMTS. Los institutos de diseño del Ministerio de Comunicaciones, en una serie de trabajos de investigación, han formulado los principios básicos para la implementación de sistemas de tercera generación en Rusia:

• transición evolutiva de los sistemas de comunicación de segunda generación a la tercera generación sistemas;
• política de concesión de licencias sucesivas destinada a apoyar a los operadores GSM;
• la política de certificación del Ministerio de Comunicaciones de Rusia, interconectada con el sistema de normalización europeo;
• garantizar la regulación estatal de las actividades de los operadores y los mecanismos de mercado en la asignación y uso del espectro;
• garantizar seguridad nacional y de la información.

El «Concepto para el desarrollo de sistemas públicos de comunicaciones móviles celulares en Rusia para el período hasta 2010» indica etapas y direcciones específicas para la implementación de sistemas de tercera generación. Está previsto sustituir gradualmente las redes analógicas por digitales, modernizar las redes NMT-450 basadas en tecnología GSM, crear redes GSM multibanda, consolidar las redes existentes y crear nuevas, evolucionar las redes digitales existentes para proporcionar servicios de alta velocidad, desplegar redes 3G. basado en la versión europea de UMTS del estándar internacional IMT 2000.

Este enfoque se explica por las siguientes razones. En Rusia, con un número relativamente pequeño de suscriptores móviles, la introducción de sistemas móviles de nueva generación sólo puede comenzar en las grandes ciudades, donde los servicios proporcionados por estos sistemas pueden tener una demanda en un volumen aceptable. Lo más probable es que los operadores que hayan recibido licencias para operar sistemas de comunicación UMTS comiencen a crear áreas piloto en Moscú y San Petersburgo, y en una primera etapa proporcionen servicios sólo en áreas densamente pobladas. Proporcionar únicamente servicios UMTS en áreas limitadas no atraerá abonados, razón por la cual los operadores de redes de tercera generación necesitarán interactuar con sistemas de segunda generación. Tendrán que utilizar terminales multimodo y roaming con las redes GSM más desarrolladas en la actualidad.

Los lectores pueden estar interesados ​​en saber cómo el Concepto de Desarrollo de Sistemas de Comunicaciones Celulares visualiza el futuro de los sistemas de comunicaciones celulares existentes de diversos estándares. .

Las redes analógicas NMT-450 se convertirán basadas en tecnología digital GSM en redes GSM-450.

Las redes analógicas a digitales de tecnología AMPS/DAMPS, una vez completada su conversión a digital en la banda de 800 MHz, conservarán su estatus regional y continuarán operando hasta el final de su período de depreciación.

GSM Las redes deben desarrollarse de acuerdo con las últimas recomendaciones del ETSI, que prevén la introducción de tecnologías GPRS y EDGE.

Los defensores de los sistemas CDMA (la red Sonet) todavía están tratando de demostrar la viabilidad de incluir en el concepto disposiciones para la transición a 3G basadas en la modernización de los sistemas de división de códigos existentes.

En Rusia, a diferencia de los países europeos, todavía no existen solicitudes para el despliegue de sistemas de tercera generación. Al mismo tiempo, a finales de 1999, el Ministerio de Comunicaciones de Rusia apoyó la iniciativa de los principales operadores de redes GSM de realizar trabajos para crear zonas piloto para redes de comunicaciones de tercera generación y determinar las condiciones para la introducción de 3G en Rusia. Los institutos de investigación y diseño participan en la realización de investigaciones. Su trabajo es coordinado por la recién creada Asociación Nacional de Operadores de Redes de Tercera Generación — 3G”. Como parte de este trabajo, se deben determinar las condiciones para la asignación de bandas de frecuencia, se deben resolver los problemas de compatibilidad electromagnética, se deben determinar las direcciones de trabajo para la creación de redes de conmutación de paquetes, etc.

Mientras tanto, algunos operadores de telefonía móvil ya han comenzado a desarrollar nuevas aplicaciones de servicios para redes móviles, que pueden considerarse precursoras de los servicios de la tercera generación de sistemas móviles. Aquí tienen prioridad los operadores de telefonía móvil de Moscú: MTS OJSC y VimpelCom. Estas empresas iniciaron la operación de prueba de la tecnología GPRS en sus redes. El número de suscriptores a los servicios del protocolo inalámbrico WAP en cada red de comunicación es de varios miles de personas. A finales de este año, MTS anunció el inicio de la prestación de servicios de banca móvil en cooperación con Guta Bank. Es poco probable que el nuevo servicio se generalice en un futuro próximo, pero este es el primer brote del comercio móvil, que tarde o temprano podrá cambiar la faz del comercio.

Un poco de escepticismo

No creamos que todos los expertos son inequívocamente optimistas sobre las perspectivas de introducción de las redes 3G. Aquí la razón principal radica en la necesidad de costes colosales para crear futuros sistemas de comunicación móvil. Según las previsiones de varios operadores de telefonía móvil, el despliegue de redes de tercera generación costará al menos tres veces más que la adquisición de las frecuencias necesarias para estas redes, y sólo en Europa se han invertido decenas de miles de millones de dólares en esto.

Desde un punto de vista técnico, la razón es la necesidad de aumentar el número de estaciones base en comparación con las redes de segunda generación. Debido a la transición a nuevos rangos de frecuencia en la región de 2 GHz, las áreas de servicio de las estaciones base están disminuyendo y su número necesario para cubrir el mismo territorio está aumentando. Los estudios realizados muestran que las comunicaciones de tercera generación requerirán un aumento en el número de estaciones base en aproximadamente un 70%. En general, según las previsiones de los analistas, el coste total de la red 3G paneuropea, que debería ponerse en funcionamiento no antes del año 2003, ascenderá a entre 200 y 300 mil millones de dólares. Incluso según las opiniones más optimistas, el período de recuperación de la inversión. para estas inversiones oscilará entre 5 y 7 años.

Por lo tanto, incluso según la previsión del foro UMTS, los operadores de redes GSM y DAMPS, sujeto a la introducción de tecnologías GPRS y EDGE, podrán operar con confianza en el mercado hasta 2007 — 2010, frenando con éxito la competencia de nuevas generaciones de sistemas de terceros.

La situación se complica aún más por el hecho de que la introducción de nuevas tecnologías en las comunicaciones móviles no es tan rápida como se esperaba. Por ejemplo, ahora está en duda la popularidad del estándar actual para el acceso inalámbrico a Internet, WAP. Hace un año, los operadores de redes celulares esperaban que para finales de 2000, alrededor de 10 millones de abonados en toda Europa utilizarían servicios de Internet móvil. Sin embargo, hoy en día hay aproximadamente 5 veces menos usuarios de WAP. Por lo tanto, muchos especialistas en marketing creen que en un futuro próximo nuevas tecnologías como GPRS y EDGE no se convertirán en la fuerza impulsora del mercado de sistemas de comunicación celular, lo que, a su vez, complicará la promoción de sistemas móviles de tercera generación.

Conclusión

La información proporcionada en el último apartado del artículo sobre las dificultades que enfrentan los operadores y fabricantes de equipos en el camino hacia los sistemas de comunicación de tercera generación no significa en absoluto que el autor dude del triunfo del brillante futuro de las comunicaciones móviles. Este es solo un intento de proporcionar a los lectores información más objetiva.

Los diversos escenarios para el despliegue de redes 3G no pueden negar la idea misma de introducir nuevas tecnologías de comunicación móvil. El mundo avanza hacia la creación de una sociedad de la información abierta y el desarrollo de los sistemas de comunicaciones móviles tiene como objetivo proporcionar a los usuarios acceso a cualquier recurso de información en cualquier lugar del planeta.

La dinámica del desarrollo de los sistemas móviles está influenciada por una amplia gama de factores. En las condiciones modernas, la introducción de nuevas tecnologías de comunicaciones móviles se ve facilitada por la convergencia industrial y tecnológica, la llegada de gigantes del negocio de la informática y la industria de la electrónica de consumo a la industria de las comunicaciones móviles, el desarrollo del comercio electrónico, etc.

Así, a pesar de la gran cantidad de dificultades objetivas y subjetivas que enfrentan los operadores y fabricantes de equipos al pasar a sistemas de tercera generación, la introducción de una nueva generación de sistemas móviles es sólo una cuestión de tiempo (y dinero).