Журнал Компьютерра - Журнал «Компьютерра» N 42 от 14 ноября 2006 года

На нынешнем этапе HSDPA позволяет передавать данные со скоростью 1,8 или 3,6 Мбит/с, чего вполне достаточно для комфортной работы в Интернете. В ближайшее время производители оборудования обещают довести скорость до 7,2 Мбит/с.

Изюминка технологии - в одновременном использовании несколькими мобильными абонентами одних и тех же беспроводных каналов данных (High-Speed Downlink Shared Channel, HS DSCH), благодаря чему пропускная способность каналов задействуется на всю катушку. Еще одно новшество - применение «нарастающей избыточности», то есть алгоритм кодирования каждой следующей порции пересылаемых данных слегка изменяется, однако зависит от предыдущего. Таким образом, накапливая даже поврежденные пакеты, удается восстановить полную последовательность битов, не повторяя передачу. И даже если все до единого пакеты будут с ошибками, из их полного набора можно восстанавливать передаваемые данные без повторов.

Особенность беспроводных каналов в том, что условия для передачи постоянно и хаотично изменяются. Для учета этих изменений был придуман следующий прием: каждый беспроводной терминал пятьсот раз в секунду передает на базовую станцию (БС) сведения о качестве входящего канала. На основе полученных со всех терминалов сведений БС решает, в каком объеме передавать в ближайшие 2 мс данные каждому из получателей. Чем лучше связь, тем больше данных передается за раз. Таким образом, канал перераспределяется в пользу тех абонентов, которые смогут принять данные с наименьшим количеством ошибок. Причем данные в течение этих 2 мс могут пересылаться сразу нескольким получателям, что отличает новый стандарт от CDMA2000 1xEV-DO, где данные могли передаваться только одному терминалу. Кроме того, перед началом передачи БС определяет, сколько и каких пользователей подключено к ней в текущий момент, и динамически перераспределяет каналы между HSDPA-пользователями и обычными «голосовыми» абонентами.

Но инженерам и этого показалось мало: теперь базовая станция может выбирать способ модуляции и схему кодирования сигнала для каждого абонента индивидуально в зависимости от качества канала и собственной загруженности. По умолчанию используется квадратурная фазовая модуляция (QPSK), обычно данные кодируются четырьмя фазами сигнала (0-90-180-270 градусов), но может быть и больше. Однако для увеличения пропускной способности, при наличии достаточно «чистого» канала связи, применяется квадратурная амплитудная модуляция (QAM). Она более чувствительна к помехам, но позволяет кодировать большее количество битов за счет изменения не только фазы, но и амплитуды сигнала. Если при QPSK максимальная скорость не превышает 1,8 Мбит/с, то переключение на QAM ее удваивает, а в перспективе производители обещают достичь скорости 14,4 Мбит/с.

Появилось в стандарте и несколько новых каналов, в частности High-Speed Shared Control Channel (HS SCCH), который информирует терминалы, какие именно данные будут им переданы в ближайшее время. Второй канал - Uplink High-Speed Dedicated Physical Control Channel (HS DPCCH), через него абоненты сообщают о своем присутствии и качестве входящего канала. Третий - Downlink High-Speed Dedicated Physical Channel (HS PDSCH), по которому, собственно, и передаются данные конкретному абоненту.

Надо признать, разработчики приложили массу усилий, дабы повысить эффективность использования такого ограниченного ресурса, как частотный диапазон; благодаря кодовому разделению каналов и динамическому перераспределению пропускной полосы между абонентами, удалось достичь скоростей, еще недавно казавшихся невероятными. Однако любая технология, как обычно, не обходится без маленьких, но принципиальных ограничений. Главное из них заключается в том, что пользователи, получая бочку меда на свой терминал, обратно могут отослать лишь ложечку дегтя… Ширина исходящего канала в существующих реализациях стандарта HSDPA пока ограничена скромными 64 кбит/с и даже теоретически не может превысить 384 кбит/с. Так что мечты о мобильниках, способных играть роль видеофона, в ближайшее время лучше оставить при себе.

С другой стороны, дышащий в спину стандарт мобильного WiMAX заставляет шевелиться и разработчиков стандарта 3G. Сейчас идет активная работа над шестой версией стандарта 3GPP, где скорость передачи данных в рамках HSDPA должна достигнуть 28,8 Мбит/с; планируется задействовать технологию антенных решеток [Подробнее см. nature.web.ru/db/msg.html?mid=1169516], которые позволят управлять диаграммой направленности сигнала, «вытягивая» луч в нужную сторону. Причем такие решетки будут использоваться на обоих сторонах беспроводного канала. В соответствии со стратегическим планом следующим этапом после HSDPA должна стать High-Speed OFDM Packet Access (HSOPA), то есть технология, применяющая ортогональную частотную модуляцию сигнала, которая обеспечит не только повышение скорости передачи данных до 100 Мбит/с к абоненту и 50 Мбит/с от абонента, но и позволит работать с отраженным сигналом. И здесь сети третьего поколения вступают в конкуренцию с сетями WiMAX…

Не секрет, что европейские операторы мобильной связи, заплатив около 100 млрд. долларов только за лицензии на частоты 3G, долгое время даже не приступали к развитию этих сетей, так как у них просто не осталось средств на дорогущее «перевооружение». Только сейчас ситуация начала меняться. Например в Германии, где на аукционе в 2000 году операторы расстались с суммой, превышающей 44 млрд. евро, реальные коммерческие сети с поддержкой HSDPA появились лишь минувшей весной. Любопытно, что в бытность президентом Siemens Mobile Networks Кристоф Казелиц в одном из интервью по этому поводу отметил, что «если бы цены лицензий были ниже, сегодня в Европе была бы масса коммерческих UMTS-сетей. Страны, где лицензии UMTS стоили слишком дорого, тем самым затормозили собственное экономическое развитие».

Долгое время компании были озабочены развитием базовых голосовых услуг 3G, внимая результатам опросов, демонстрировавших неутешительную картину: более 60% абонентов весьма скептически смотрели на неголосовые услуги. С другой стороны, маркетологи напоминают известный рыночный закон, гласящий, что поощрение спроса на дополнительные услуги неминуемо приводит к росту использования основных. Таким образом, если операторам удастся завлечь клиентов фантиком HSDPA, возможно, удастся и продать конфетку голосового трафика. Правда, сами операторы утверждают, что они надеются поправить свое финансовое положение с помощью как раз дополнительных услуг.

Например в Австралии, чья территория лишь вдвое меньше российской, оператор Telstra в начале прошлого месяца запустил в коммерческую эксплуатацию HSDPA-сеть, поддерживающую скорость

14,4 Мбит/с. Причем сеть доступна почти 96% населения материка. Кроме Telstra, там работает Vodafone (1,8 Мбит/с, сеть ограничена Сиднеем и Мельбурном) и Hutchison (3,6 Мбит/с, заработает в конце года). А в Гонконге уже доступен безлимитный HSDPA: за 63 американских доллара в месяц абоненты SmarTone-Vodafone могут пользоваться Интернетом со своих мобильных терминалов на скорости 3,6 Мбит/с.