HSDPA - все больше данных, все выше скорости

Для сотовых сетей сегодня существует несколько протоколов, увеличивающих скорость передачи данных. Однако фактически ни один из них не способен экономить ресурсы мобильной сети, что делает такой трафик дорогим и неэффективным. Задуманный ведущими производителями инфраструктурного оборудования мобильной связи протокол HSDPA призван повысить производительность сети именно за счет более эффективного использования радиоканала, в частности сокращением задержек при передаче пакетов. Технология HSDPA не несет в себе ничего нового, но изменяет представление пользователя о мобильных сетях передачи данных третьего поколения.

В мире сейчас насчитывается 1,7 млрд сотовых абонентов, большинство из них пользуются услугами сетей второго поколения, или 2G (самый распространенный здесь стандарт - GSM). Третье поколение (3G), отличительной чертой которого должна была стать ускоренная передача данных, начало разрабатываться еще двадцать лет назад. Одной из главных целей ставилась задача не только слышать, но и видеть человека. Однако пока велись разработки, произошла цифровая революция: массовое проникновение Интернета, появление цифровых фото- и видеокамер, карт памяти с большим объемом хранимых данных и т. д. Кроме того, стандарт GSM тоже развивался, и во многих странах сегодня применяются специальные надстройки к нему: GPRS (в крупных городах нашей страны он стал уже стандартом де-факто) и EDGE. После волны ажиотажных аукционов на лицензии 3G и последовавших финансовых неурядиц операторов, переплативших за них, в 2000 году в Японии была организована первая 3G-сеть, и только через два года она начала полноценно работать. С этого момента третье поколение, представленное стандартами WCDMA и UMTS, появилось уже во многих западных странах. В конце 2004 года в мире было порядка 28 млн абонентов 3G. Но о настоящем успехе систем связи третьего поколения можно говорить только в Японии и Корее, где число абонентов вскоре превысит десятимиллионную отметку. В Европе счет абонентов 3G идет максимум на десятки тысяч. Однако, казавшаяся ранее несбыточной, скорость 2,4 Мбит/с, прописанная в спецификации 3G, сейчас уже смотрится достаточно блекло. Тем не менее это теоретический предел - на практике 3G работает на уровне 300-400 кбит/с, в то время как EDGE - около 100-200 кбит/с (при пределе 384 кбит/с). Оказалось, таких скоростей недостаточно для передачи видео и работы других ресурсоемких приложений. Есть еще одна проблема - пропускная способность сети непостоянна и зависит от множества условий. Между тем, если мобильный телефон призван заменить офис и стать телевизором, то необходимо гарантированное качество передачи. И тут на помощь пришла технология HSDPA, которая на порядок увеличивает скорости в сети 3G и позволяет решить за счет этого множество проблем.

Есть такая аббревиатура!

Назначение HSDPA - обеспечечить эффективное использование радиочастотного спектра при предоставлении услуг, требующих высокой скорости передачи пакетных данных по нисходящим каналам, таких как доступ в Интернет и загрузка файлов. Эта технология хорошо адаптирована к условиям города и закрытых помещений.

Впервые HSDPA была описана в пятой версии стандартов 3GPP. В ее основе лежит теория, согласно которой при сопоставимых размерах сот применение многокодовой передачи позволяет достигать пиковых скоростей порядка 10 Мбит/с (теоретически максимальная скорость передачи данных в этих условиях составляет 14,4 Мбит/с).

Стандарты 3GPP, которые станут продолжением пятой версии, нацелены на дальнейшее увеличение пропускной способности: достижение пиковых скоростей порядка 20-30 Мбит/с при помощи технологии Multiple Input Multiple Output и иных способов применения антенных решеток.

В основу технологии HSDPA положены адаптивные схемы модуляции и кодирования QPSK и 16 QAM; протокол ретрансляции Hybrid Automatic Repeat Request; оперативное определение очередности передачи пакетов на базовой станции Node В протоколом MAC-high speed. HSDPA базируется на высокоскоростном общем нисходящем канале (High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH), способном поддерживать высокие скорости передачи данных. Технология позволяет обслуживать разных пользователей, осуществляя мультиплексирование с временным и кодовым разделением, то есть идеально подходит для обработки прерывистого пакетного трафика в многопользовательской среде.

По сравнению с UMTS, HSDPA можно передавать в три раза больше данных и поддерживать вдвое больше мобильных пользователей на одну соту. Стоит отметить, что в настоящее время в полевых условиях скорость в нисходящем канале 3G (к пользователю) составляет порядка 384 Кбит/с (теоретически скорость, согласно спецификации 3G, должна составлять 2,4 Мбит/с).

Кроме того, HSDPA значительно улучшает качество предоставляемых абоненту мультимедийных услуг (именно за счет высокой скорости задержка становится неощутимой, а объем передаваемой информации увеличивается). По словам главного аналитика Gartner Group по вопросам мобильной инфраструктуры Джейсона Чепмена, "правильное позиционирование HSDPA поможет ускорить внедрение сетей 3G. Эта технология предоставляет новые возможности для поддержки высокоскоростных мобильных приложений, включая загрузку сетевого контента".

Последовательное развитие

Пока все проекты, связанные с данной технологией, развиваются за рубежом. В частности, компания NTT DoCoMo развернула демонстрационную сеть HSDPA в Японии. В этом проекте используется универсальная мультистандартная платформа совместного производства Fujitsu и Alcatel. Кроме того, в октябре минувшего года компания Ericsson, один из конкурентов Alcatel на мировом рынке телекоммуникационного оборудования, также продемонстрировала на выставке China PT Expo Comm в Пекине услугу мобильного широкополосного доступа в сеть с возможностями потокового видео и пакетной передачей по технологии HSDPA. На экспериментальные пользовательские терминалы передавались данные со скоростью 4,9 Мб/с. Несмотря на то, что этот показатель заметно ниже максимально возможных значений, сам по себе факт достижения скорости передачи данных в 5 Мб/с на мобильном телефоне никого не оставил равнодушным.

В Ericsson уверены, что "возрастающий спрос на услуги широкополосного доступа, значительный рост числа портативных компьютеров в сочетании с характерной для сети стандарта WCDMA абсолютной мобильностью абонентов и широкой зоной охвата сети, представляют операторам привлекательную возможность развития их бизнеса уже сегодня". Широкополосный интернет-доступ в сети WCDMA может быть организован везде, где существует покрытие. Фактически при использовании терминалов или портативных компьютеров каждый абонент сети получает возможность подключения к Интернету в любом месте и на высоких скоростях, близких к тем, которые характерны для сетей фиксированного широкополосного доступа. Кстати, системы HSDPA от Ericsson сейчас работают в сетях некоторых операторов. Сам производитель продолжает их поставки многим операторам связи для организации тестовых зон.

Но самый широкий шаг в плане внедрения новой технологии сделали специалисты компаний Nortel и Qualcomm, продемонстрировавшие в феврале этого года первый в истории сквозной телефонный звонок в сети HSDPA. Звонки были сделаны в действующей сети с использованием сетевого оборудования Nortel и пользовательского терминала, оснащенного модемом Qualcomm Mobile Station Modem (MSM) и чипсетом MSM6275 и подтвердили возможность предоставления сверхскоростных мобильных услуг в коммерческих сетях. Вызовы осуществлялись из движущегося автомобиля, демонстрируя стабильность соединения HSDPA в реальных условиях. В ходе вызовов имитировалась доставка мобильных широкополосных услуг (интерактивные игры, загрузка мультимедийных файлов, воспроизведение видео с качеством DVD, услуги push-to-watch и передача файлов больших размеров). Во время тестирований музыкальный файл объемом 5 Мбайт загружался менее чем за 30 секунд, а электронное почтовое сообщение с 3-Мбайт вложением загружалось за 20 секунд. По сути, эти скорости сопоставимы с теми, что мы видим в проводных каналах DSL.

Вообще говоря, Nortel Networks - один из наиболее активных игроков на только начинающем формироваться рынке HSDPA. Канадская компания проводила также испытания с европейским оператором mmO2 и компанией LG. В общем случае тестирования Nortel новой технологии показывают средние скорости в радиоканале 1,4 Мбит/с. При этом на выделенном участке сети, построенном на доступном оборудовании, скорость достигала 14,4 Мбит/c. Что же, хороший результат, но что он нам дает? Согласно прогнозам аналитиков, первая коммерческая сеть с поддержкой HSDPA появится во второй половине текущего года. А что касается российского рынка, об этом поговорим далее.

Нам остается ждать

Ждать появления новой технологии в российских мобильных сетях, по мнению местных наблюдателей, следует не раньше, чем через несколько лет. Отечественные операторы не выходят на уровень сетей третьего поколения, а лишь строят так называемые промежуточные сети. Некоторый диссонанс в развитие сетей нового поколения в России вносит и практически отсутствующая законодательная база по 3G, и постоянно откладывающаяся выдача лицензий на третье поколение. Пока большинство GSM-операторов готовятся к запуску в коммерческую эксплуатацию технологии EDGE на базе своих сетей. Как ни странно, первым регионом, обеспеченным данной технологией, стала Вологодская область. Именно там в конце прошлого года "ВымпелКом" ("Би Лайн GSM") запустил услугу передачи данных на основе EDGE в коммерческую эксплуатацию. По словам представителей компании, такой шаг обусловлен тем, что именно в этом регионе сеть была максимально готова к установке EDGE. Сейчас EDGE работает у "Мобильных ТелеСистем" в Самаре, у "МегаФона" - в Москве. Ожидается, что к концу этого года половина сотовых сетей в России будут поддерживать данный стандарт.

Не стоит забывать про операторов CDMA-450, которые потенциально являются конкурентами всех операторов, планирующих строить сотовые сети с поддержкой высокоскоростной передачи данных. К примеру, компания "Скай Линк" запустила более десяти сетей в различных регионах страны. Главное отличие стандарта в том, что он позволяет передавать больше данных; теоретический предел в базовом варианте - 153 кбит/с (средняя скорость при практической работе - 50-100 кбит/с). Однако к осени этого года в обеих столицах "Скай Линк" запустит технологию EV-DO, которая увеличит скорость обмена данными в сети до 2,4 Мб/с. При этом средняя скорость по городу составит 500-600 кбит/с.

Остается добавить, что у HSDPA есть и другой серьезный конкурент: WiMAX (802.16) - стандарт широкополосной беспроводной передачи данных. Эта технология позволяет достигать теоретических значений скорости в 70 Мбит/с, и ее реализация в России ближе, чем HDSPA. Однако WiMAX присущ ряд недостатков. Один из них - необходимо строить дополнительную инфраструктуру (чего, как говорилось выше, HSDPA не требует - используется существующая сотовая сеть). В целом, развитие HSDPA идет гораздо быстрее, чем предполагалось аналитиками. Тем более мобильные устройства с поддержкой стандарта оказались гораздо компактнее и менее требовательны к питанию, чем предвещали скептики.