14 лет назад 28 марта 2005 в 17:04 59

Никто не станет опровергать безоговорочного триумфа сетей связи GSM во всем мире. Но стоит ли отказываться от других стандартов связи? Что могут предложить современному пользователю DAMPS, NMT, CDMA? Быть может, мы что-то теряем, отказываясь от чуть менее современных по сравнению с GSM, но все еще “живых” стандартов?

ИСТОРИЯ: КТО ПОЗЖЕ, ТОТ И ЛУЧШЕ
Впервые идея создания массовых пользовательских сетей радиосвязи на основе сот – небольших участков обслуживания, на которые разбивается вся зона сети, – была выдвинута в 40-х годах прошлого века в известном исследовательском центре Bell Laboratories компании AT&T. Сотовый принцип решал проблему ограниченности частотного ресурса, когда много одновременно работающих радиостанций создают взаимные помехи в связи с использованием близких по частоте каналов. При разбиении сети на соты стало возможно в каждой из них использовать одинаковые частоты без взаимных помех.

Впрочем, воплотить этот принцип на практике получилось только через 30 лет после его появления. Первая более-менее коммерческая сеть начала работу в декабре 1978 года в стандарте AMPS (Advanced Mobile Phone Service – Усовершенствованная служба мобильных телефонов) после полугодичного тестирования оборудования. В Чикаго AT&T развернули аналоговую службу сотовых телефонов, состоящую из десяти ячеек и покрывающую 21000 квадратных миль площади. Система использовала диапазон 800 МГц, специальный компьютер, систему коммутации, изготовленные на заказ мобильные телефоны и антенны. Конечно, она была далека от совершенства, но основной целью AT&T было показать всем и (что более важно) убедить Федеральную комиссию связи США, что большая (по тем временам) сотовая сеть может работать вполне успешно.

Еще через год, в декабре 1979, в Токио начала работу первая сотовая сеть связи из 88 базовых станций, а уже через пять лет японская сеть AMPS была расширена до масштабов страны. В то время как в США коммерческое внедрение мобильной связи сильно затормозилось из-за антимонопольных претензий ФКС к Bell System, в Европе наверстывали упущенное и создавали свой собственный аналоговый стандарт – NMT-450 (Nordic Mobile Telephone System в диапазоне 450 МГц), сеть на основе которого начала работать в 1981 г. сразу в пяти странах: Швеции, Финляндии, Исландии, Дании и Норвегии.

Причем очень скоро аналогичные системы появились в Австрии, Голландии, Бельгии и Швейцарии. Практически одновременно сеть NMT-450 была запущена в Саудовской Аравии, а потом стандарт начал активно расходиться по странам Юго-Восточной Азии и Ближнего Востока. Позднее, в 1985 году, стандарт адаптировали для частотного диапазона 900 МГц и ввели ряд дополнительных возможностей.

Это и уменьшение размеров самих телефонов, и совершенствование протоколов управления, и защита доступа к сети связи с помощью системы идентификации абонента (SIS – Subscriber Identification Security), а также возможность пользоваться услугами передачи данных (например – телефаксов) на скорости 4,8 кбит/с и т. п. Аналогично был доработан и стандарт 450 МГц, получивший обозначение NMT-450i. Большинство существующих сейчас сетей NMT работают именно в нем.

Полностью коммерческие и открытые для широкой эксплуатации сети AMPS появились в США только в 1983 году, одновременно с уже забытой сейчас системой Dyna-TAC от Motorola. Впрочем, множество “мелких” аналоговых систем кануло в лету в угоду последующей стандартизации: английская TACS/ETACS (Total Access Communications System), введенная в эксплуатацию в 1985 г., немецкая C-Netz, французская Radiocom 2000, итальянская RTMI/RTMS…

На протяжении 80-х годов аналоговые сети крепли и развивались, но их недостатки (в первую очередь связанные с низкой безопасностью, нерациональным использованием частотного ресурса и т. п.) уже начали проявлять себя, поэтому практически одновременно разные организации начали активную разработку цифровых стандартов.

В 1990 году в Телекоммуникационной ассоциацией США (ТIА – Telecommunications Industry Association) был утвержден национальный стандарт IS-54, более известный под аббревиатурой DAMPS (или ADC). Несколькими годами позже он был усовершенствован (введен цифровой канал управления (DCCH) со скоростью 48,6 кбит/с, который обладал возможностями сигнализации и передачи сообщений, позволяющими обеспечить выполнение широкого набора функций, таких как, например, SMS) и назван IS-136.

Аналогично разрабатываемому в Европе GSM, в нем использовалось временное разделение каналов (принцип TDMA – собственно говоря, из-за этого стандарт также называют TDMA-800). Но, во-первых, DAMPS был “привязанным” (не существовало аналогичных SIM, отдельных от аппарата модулей идентификации абонента) и с куда менее развитыми возможностями автоматического роуминга, а во-вторых, пошел по эволюционному пути развития – в нем использовались те же частоты, что и в аналоговом AMPS.

Все это объяснялось тем, что в замкнутой Америке, в отличие от Европы, не было большой потребности в организации роуминга, но зато в связи с проводимой ФКС политикой требовалось “экономить” ограниченный частотный ресурс. В итоге, все аппараты создавались изначально двухрежимными, а сотовый ретранслятор мог преобразовать любой из своих системных аналоговых речевых каналов в цифровой. Телефон, где это было возможно, использовал цифровые каналы, а где нет – настраивался на обычный AMPS (но, конечно же, уже не мог применять дополнительные возможности DAMPS).

Такая совместимость обеспечила удобство для конечных пользователей, так как аналоговые клиенты не оставались за бортом и могли постепенно переходить на новый стандарт. Одновременно с разработкой и развитием GSM происходило создание других стандартов второго поколения, важнейшим из которых является CDMA. Этот стандарт, разработанный компанией Qualcomm, использует совершенно иную идеологию кодирования цифрового сигнала и с чисто технической точки зрения во многом превосходит GSM.

Быстрому распространению CDMA воспрепятствовала его меньшая функциональность (CDMA в своей изначально инкарнации – “привязанный” стандарт, а пользователям уж очень понравились возможности автоматического роуминга, предоставляемые GSM) и “закрытость” (разработка чипов производится только Qualcomm и никем другим).

Была и еще одна, внешняя, причина – крайняя медлительность американской администрации, которая утвердила CDMA в качестве стандарта (под названием IS-95) только в 1995 году, хотя полевые испытания, продемонстрировавшие крайне высокие характеристики системы, были проведены еще в 1990-92 годах. Таким образом, широкое распространение CDMA началось только в середине 90-х годов, когда позиции GSM были уже достаточно прочны.

Впрочем, когда-нибудь и ему придется передать эстафету лидерства, но, честно говоря, по-настоящему достойных кандидатов пока не наблюдается. Под звучными названиями 3G и IMT-2000 скрывается целый ворох различных стандартов, отличающихся и используемыми технологиями (эволюция GSM с использованием кодирования сигнала TDMA или же усовершенствованные варианты CDMA) и частотами.

В чем-то ситуация напоминает времена зарождения сотовой связи: каждая страна (а точнее – каждый оператор) выбирает тот стандарт, который кажется ей наиболее эффективным. Кто выживет, а кто постепенно исчезнет – покажет время, но что-то подсказывает, что в будущем основным способом роуминга станет использование мультистандартного и многочастотного телефона…

При всем богатстве выбора…
Самое интересное, что вопроса выбора стандарта во время поездок по миру практически не возникает – GSM полностью занял эту нишу. Конечно, CDMA и до сих пор достаточно распространен в США, но стоит ли создавать себе лишнюю головную боль, покупая новый телефон и подключая контракт только для того, чтобы воспользоваться им в течение нескольких недель? Тем более что покрытие сетей GSM в Штатах не хуже, чем у CDMA.

Аналогично обстоят дела по всему миру (за одним исключением, о котором ниже) – даже при наличии в стране развитых сетей различных стандартов, начиная от DAMPS и кончая CDMA2000, всегда есть возможность пользоваться и GSM. По большому счету, иные сети сейчас воспринимаются только в качестве “домашних”, которые удобны для жителей конкретной страны или области.

Единственным исключением из правила является Япония, в которой сети GSM отсутствуют полностью. Вообще, в Стране восходящего солнца не работает ни один из распространенных в остальном мире стандартов, кроме, пожалуй, PHS (Personal Handyphone System), который вообще-то ближе не к сотовым сетям, а к стандарту для “домашних” радиотелефонов – DECT.

Его отличительной особенностью является крайне ограниченная зона охвата одного ретранслятора – это даже трудно назвать “базовой станцией”, так как, по большому счету, PHS – своеобразное “удлинение” домашнего телефона – трафик и тарифы фактически не отличаются от тех, по которым платят за стационарный аппарат. Недостатками являются большая загруженность PHS-сети, ограниченность зоны охвата и невозможность смены текущего ретранслятора (с которого идет сигнал) в процессе разговора, что, учитывая маленький размер сот, практически принуждает человека говорить стоя на одном месте. В последние годы количество подписчиков PHS неуклонно снижается – выбор остается за “полноценными” стандартами мобильной связи.

А из таковых в первую очередь необходимо обратить внимание на PDC (Personal Digital Cellular), который по сей день является самым распространенным – его поддерживают крупнейшие японские операторы – NTT DoCoMo и J-Phone (ныне купленная Vodafone). Технологически PDC является разновидностью CDMA и до знаменитого 3G (которое, как принято считать, в Японии введено уже давно) ему так же далеко, как и GSM – скорость передачи данных оставляет желать лучшего.

Впрочем, это не помешало NTT DoCoMo ввести в конце 90-х годов ставший (во многом благодаря рекламе) крайне популярным i-Mode, представляющий собой универсальный комплекс мультимедийных и новостных услуг, доступ к которым обеспечивается через сервер оператора при помощи SMS и e-mail прямо с телефона. Являясь по большому счету всего лишь удобным средством обмена различными посланиями, составленными при помощи телефона или компьютера, i-Mode стал отправной точкой, после которой к сетям Японии начали применять характеристику 2.5G – то есть промежуточного между вторым и третьим поколением стандарта.

Впрочем, настоящий 3G в Японии тоже есть. Таковой стала введенная в 2001 году все той же NTT DoCoMo сеть связи FOMA (Freedom of Mobile Multimedia Access – свобода доступа к мобильным мультимедийным ресурсам). Ставшая первой сетью стандарта WCDMA, относящегося к настоящему третьему поколению, она обладала полным набором мультимедийных возможностей и скоростью передачи данных до 384 кб/с. Пользователи сначала относились к новой связи настороженно, но уже в середине 2004 года количество подписчиков перевалило за 5 млн.

Более того, вслед за NTT двинулись и конкуренты – компания J-Phone/Vodafone также выбрала WCDMA, а KDDI – CDMA2000. Хотелось бы еще отметить совершенно нелогичные с нашей точки зрения “разброд и шатания” в стане операторов мобильной связи Японии (напоминает ситуацию 80-х годов в Европе и США) – каждый оператор работает в своем частном диапазоне и в своем стандарте, совершенно несовместимом с другими. Телефоны продаются исключительно от лица операторов и предназначены только для работы в какой-то конкретной сети (что похоже на столь нелюбимый всеми отечественными GSM-пользователями SIM-lock) – покупатель зачастую даже не знает, какая фирма произвела его “трубку”.

Однако мировые сотовые операторы (и наши в том числе) успешно решили эту проблему: при поездке в Японию достаточно заказать аренду телефонного аппарата необходимого стандарта (“трубку” дадут прямо в аэропорту Японии). Например, для использования сети NTT DoCoMo рекомендуется брать в аренду аппарат Motorola A835, а в Vodafone K.K. – телефоны NEC V-N701, Nokia 6650 и Sanyo V-SA701. Причем Nokia 6650 – это “гибридный” телефон, который позволяет работать в сетях третьего поколения WCDMA с использованием обычной SIM-карты GSM.

DAMPS
DAMPS (Digital Advanced Mobile Phone Service) – цифровая усовершенствованная подвижная телефонная служба (цифровая модификация стандарта AMPS). Диапазоны частот 824-840 МГц и 869-894 МГц. Особенностью данного стандарта является высокая емкость сетей (значительно выше, чем у NMT-450 и AMPS, но все же ниже, чем в GSM и иных полностью цифровых системах). В наиболее функциональном варианте IS-136 абоненту доступны различные сервисные услуги, в том числе и автоматический роуминг. В общем и целом, максимально “раскачанный” DAMPS практически ничем не уступает GSM, но все эти возможности появились у него на пять лет позже (приблизительно – одновременно с CDMA).

Изначально “гибридная” сущность сети (возможность переходить в режим AMPS) была полезна и популярна, но со временем подавляющее большинство операторов обновили свои сети до DAMPS, так что сейчас “мультистандартность” никому особенно не нужна и более того – аналоговые клиенты “отнимают” у базовых станций частоты, которые более эффективно можно было бы использовать при цифровом соединении.

В России DAMPS появился в 1993 г. в сети “Би Лайн” и быстро распространился по стране. По сей день зона охвата DAMPS считается одной из самых больших (а в некоторых областях она больше, чем у GSM). Однако через несколько лет “Би Лайн” практически отказался от сети, сначала “передав” работу по подключению и обслуживанию абонентов компании “Корбина Телеком”, а позже продав ей всю сеть полностью. Собственно, “Корбина” сейчас и собирается стать глобальным российским DAMPS-оператором – в конце декабря 2004 года она купила у компании TELE2 ее DAMPS-сети в Кемерово и в Ростове-на-Дону и планирует покупки сетей еще в 9 городах: в Санкт-Петербурге (и Ленинградской области), Белгороде, Ижевске, Иркутске, Курске, Нижнем Новгороде, Омске, Смоленске и Челябинске.

Основными преимуществами своей сети “Корбина Телеком” выдвигает широкую зону покрытия, а также большую свободную емкость сети (что логично, так как количество клиентов DAMPS не сравнить с таковым у GSM-сетей) – а следовательно, обеспечение качественной и бесперебойной связи. Естественно, обещаются низкие цены, беспроблемная работа роуминга на всей территории обслуживания и т. д. Возможно, у “Корбины” и получится стать тем, кем она хочет – “домашним” оператором для многоговорящих клиентов, которые не заинтересованы в различных дополнительных и развлекательных сервисах (вроде GPRS, EMS, MMS, WAP и т. п.). Основными тарифами в сети считаются безлимитные, а бесплатная переадресация позволяет без проблем держать про запас и для поездок резервную GSM-“трубку”.

Что касается предоставляемых услуг, то с сожалением приходится отметить неиспользование у нас всего потенциала стандарта DAMPS. Помимо собственно разговора доступны услуги АОН и антиАОН, ожидание вызова (вторая линия), переадресация вызова, конференц-связь, голосовая почта и автоматический дозвон. Столь любимые пользователями SMS можно только получать, но не создавать на телефоне самому – а ведь один только этот факт способен отвратить потенциального абонента от этого стандарта.

При этом стоит заметить, что трубки DAMPS – не устаревшие во всех смыслах “кирпичи”. Большинство моделей – это относительно современные (2003 года) аппараты с цветными экранами, полифоническими звонками и стильным дизайном (есть и реализации таких функций как WAP, но в наших сетях они бессмысленны). Nokia вообще традиционно выпускает многие “значимые” модели (например, серии 33хх, 35хх, 6ххх и 8ххх) сразу для нескольких стандартов, так что визуально отличить GSM-телефон Nokia 6610 от его DAMPS-аналога 6560 будет невозможно.

Так или иначе, но на данный момент AMPS/DAMPS – это самая старая пара стандартов, которые хоть и сдали существенно свои позиции, но, в общем-то, еще продолжают использоваться. Возможно, у них даже есть будущее – все-таки это самая дешевая возможность говорить на улице в своем городе.

NMT-450I
NMT (The Nordic Mobile Telephone System) – стандарт для аналоговых сотовых систем подвижной радиосвязи скандинавских стран. Цифровые в этом стандарте только управляющие сигналы, а разговор – полностью аналоговый (обычная модуляция), так что его можно подслушать простым радиоприемником. Рабочие частоты находятся в двух полосах – 453-457,5 МГц и 463-467,5 МГц. Частотный разнос соседних каналов равен 25 (20) кГц. Так как каждый абонент занимает ровно один канал (и его не получится делить с другими, как в случае цифровых систем), количество обслуживаемых базовой станцией мобильных терминалов очень ограниченно, и бороться с этим можно только уменьшением зоны обслуживания станций – формированием так называемых “малых ячеек”.

В условиях плотной застройки стандарт проявляет себя хуже цифровых, обеспечивая менее качественный indoor (прием внутри помещений). С другой стороны, при желании (наличии направленной антенны и, по возможности, усилителя) пользователь может “поймать” сигнал базовой станции на расстоянии 100 км от нее: на открытых пространствах затухание сигнала NMT-450i очень малое, а площадь обслуживания одной станции – большая. Качество передачи голоса в NMT полностью определяется сущностью стандарта – речь более “живая” и естественная, но высокий уровень помех в диапазоне 450 МГц может свести на нет все эти преимущества.

В типичной сети NMT-450 МГц поддерживаются все обычные услуги связи (помимо непосредственно речевых): переадресация вызовов, ограничение вызовов, конференц-связь, режим ожидания вызова, передача данных и факсимильная связь (было мало востребовано), АОН/антиАОН, SMS (в отечественный сетях так и не было реализовано), автоматический роуминг (вполне конкурентоспособный с GSM), голосовая почта.

Приводить примеры работающих и по сей день сетей NMT-450i нет смысла: подавляющим большинством операторов стандарт признан полностью устаревшим и дальнейшему развитию и использованию не подлежащим. В России операторы NMT-450i постепенно переходят (как это уже сделали многие, начиная с питерского “Дельта Телекома”) на стандарт CDMA450, так как он работает в том же частотном диапазоне, а технически является стандартом третьего (по крайней мере – в перспективе) поколения.

В Европе происходит аналогичный процесс – например, буквально в январе 2005 года норвежский оператор Telenor закрыл свою NMT, которая была введена в коммерческую эксплуатацию 10 ноября 1981 г. и являлась первой в стране сетью мобильной связи. В марте будет закрыта NMT-сеть компании T-Mobile в Хорватии. Впрочем, ни операторы, ни абоненты из-за этого особенно не расстраиваются: у обеих компаний есть GSM-сети покрывающие практически 100% территории их стран. Так что будущее однозначно за цифровыми технологиями.

CDMA
CDMA (Code Division Multiple Access) – мультидоступ с кодовым разделением каналов. На данный момент актуальнее говорить о самой технологии CDMA, а не о сетях на основе стандарта IS-95 (или CDMAone) – по тем же причинам, что и в ситуации с NMT-450i.

Суть принципа CDMA состоит в совершенно отличном от TDMA (на котором основан и GSM, и DAMPS) способе передачи сигнала. Абоненту не выделяется какой-то определенный диапазон частот – в CDMA спектр исходного информационного сигнала расширяется на весь доступный радиоканал (в стандарте CDMA IS-95 – 1,23 МГц) и модулируется специальным и уникальным (в том смысле, что он “принадлежит” только определенному абоненту) шумоподобным кодом, как бы “размазываясь” по всей ширине канала.

В приемнике он восстанавливается при помощи идентичного кода, отфильтровываясь от всех прочих сигналов, модулируемых своими “шифрами”. В результате обеспечивается очень большая помехоустойчивость и возможность работы при низком значении сигнал-шум при передаче довольно маломощного сигнала. В оригинальном CDMA IS-95 в качестве “кода” используются 64 взаимноортогональные функции Уолша, в последующих реализациях стандарта (например CDMA2000) их количество расширено (в CDMA450 – до 128).

Благодаря используемой технологии CDMA изначально имеет множество преимуществ по сравнению с GSM – в основном связанных с более высокими характеристиками связи и качеством передаваемого голоса (подробнее см. “Стандарт CDMA” в Upgrade Special №2). Но, к сожалению, в подавляющем большинстве случаев (за исключением США и некоторых стран Азии, где, впрочем, GSM уже зачастую “побеждает” по количеству подключенных абонентов) прогрессивное человечество отказалось от более технологичной и качественной связи в пользу более функциональной – CDMA лишен (особенно применительно к России) таких радостей GSM-жизни, как GPRS, MMS, WAP, Java…

Однако даже качеством IS-95 CDMA воспользоваться сейчас становится все труднее и труднее – Минсвязи практически “задавило” рабочий диапазон 800 МГц. Так или иначе, но, например, московский “Сонет” прекратил подключения к своей сети CDMA в ноябре 2004 года и плавно организует переход всех абонентов в сеть “Скайлинк” стандарта CDMA2000 450 МГц. Мировые тенденции во многом аналогичны…

Мобильная мигрень
Многие задаются вопросом: какой стандарт связи наиболее безопасен с точки зрения здоровья? И хотя ученые до сих пор еще не определились однозначно и на 100%, что сотовые телефоны вредны для человека, но можно сказать определенно: чем меньше ватт изливает радиопередатчик на наши больные головы – тем лучше.

DAMPS NMT-450i CDMA GSM
Средняя мощность передатчика телефона до 0,6 Вт до 3 Вт до 0,2 Вт до 2 Вт (GSM-900)
до 1 Вт (GSM-1800)

Если проследить мировую историю развития сотовой связи вообще и отдельных стандартов в частности, то логичнее всего назвать ее “метанием из стороны в сторону” – последовательная и грамотно организованная эволюция прослеживается только в случае GSM, что, по всей видимости, и создало условия для его доминирования над всеми прочими. Что же касается мобильного будущего вообще и нашей страны в частности, то оно представляется смутным.

Из “старичков” только DAMPS еще держится на плаву, а остальные сети постепенно “сходят на нет”. Вполне возможно, что скоро у многих из нас будет по три телефона: рабочий DAMPS, по которому можно очень дешево и очень много говорить, старый добрый GSM, чтобы ездить с ним в поездки, и новомодный 3G, чтобы устраивать по нему видеоконференции с друзьями. Но как все будет на самом деле, не знает никто.