Трудное рождение нового стандарта мобильной связи

Юрий Горностаев

Необходимость разработки нового стандарта для мобильных телекоммуникационных систем третьего поколения UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) была сформулирована Европейским институтом стандартов связи (ETSI) еще в 1993 г. Европейская комиссия полностью поддержала инициативу ряда европейских компаний  -  опередить США и Японию в борьбе за растущие рынки мобильной связи  -  и предприняла целый ряд важных политических шагов:     

-  в 1994 г. Европейская комиссия одобрила Программный доклад о развитии мобильных коммуникаций в Европе;    

-  широкая пятилетняя программа НИОКР в области мобильной связи на 1994 - 1998 гг., содержащая около 30 отдельных проектов по разработке новых стандартов связи, архитектурных решений и протоколов UMTS, систем спутниковой связи, мультимедийных применений, была включена в общую программу развития европейских телекоммуникаций ACTS (Advanced Communication Technologies and Systems) и получила централизованное целевое финансирование (около 300 млн. долл. на развитие мобильной связи в 1994 - 1998 гг.);    

-  Европейским Парламентом был принят закон о дерегулировании и свободной конкуренции на телекоммуникационном рынке Европейского Союза, вступивший в действие с 1 января 1998 г.   

В декабре 1997 г. ожидалось, что будет получен ответ на вопрос стратегической важности: каким должен быть стандарт мобильной связи будущей системы UMTS. Однако на состоявшемся в конце декабря 1997 г. заседании специальной группы ETSI по мобильной связи (SMG 24) голоса разделились: 58% проголосовали за WCDMA (новый стандарт широкополосной связи CDMA, разработанный фирмой Ericsson) и 41%  -  за TD-CDMA (новый гибридный метод совместного использования TDMA и CDMA, предложенный фирмой Siemens).    

Важность и неотложный характер проблемы определили сроки повторного голосования  -  28  -  29 января 1998 г. В нем участвовали 316 делегатов. Они представляли в качестве членов ETSI ведущих производителей, операторов связи, государственные организации, исследовательские группы. Результаты повторного голосования фактически еще раз подтвердили трудность выбора и различие позиций двух крупных операторских и промышленных групп:    

WCDMA           61,1%    

TD-CDMA        38,7%    

Wide-band TDMA           0,2%    

Порог голосования (71%), предусмотренный правилами рабочих процедур ETSI, не был достигнут, что не позволило принять окончательное решение и определить новый стандарт мобильной связи. Таким образом, новый стандарт так и не родился, но родительская пара прошла обряд “венчания” и получила ряд важных назиданий от своих прародителей и всех заинтересованных сторон.    

Технологии-победители WCDMA и TD-CDMA получили право оставаться кандидатами для дальнейшей работы над новым стандартом, однако способ решения проблемы быть или не быть новому стандарту, значительно изменяется. Экспертному голосованию членов ETSI будет предшествовать многопараметрический анализ соответствия технологии радиосвязи детальным спецификациям UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access). Стандартные спецификации UTRA были одобрены ETSI в ноябре 1997 г. Они и содержат конкретные параметры и критерии, которые должны быть измерены и специфицированы для каждого стандарта-кандидата.    

Процедуры выбора технологии радиодоступа для UMTS определены в документе TR 101 112 V3.10 (1997-11). В этом документе представлены эталонные элементы технологий радиосвязи, технические параметры, методы тестирования различных технологий и процедуры оценки и выбора наилучшей технологии радиодоступа. Например, в качестве основных характеристик оценки приводятся:    

-  спектральная эффективность;    

-  сложность технологии  -  влияние на стоимость установки и функционирования;    

-  качество связи;    

-  гибкость радиотехнологий;    

-  влияние/требования к сетевому интерфейсу;    

-  возможности оптимизации эффективности ручных/портативных терминалов;    

-  эффективность покрытия/мощности;    

-  обстановка проведения тестов. (Методология оценки использована в соответствии с рекомендациями ITU-R “Руководство по оценке технологий радиосвязи для IMT-2000/FPLMTS”.)    

Важно, что эти спецификации полностью увязаны с требованиями к будущей глобальной системе мобильной связи IMT-2000/ FPLMTS, разрабатываемой Международным союзом электросвязи (ITU), где важное значение имеют мнения государственных органов связи и экспертов США, России, Японии и стран Латинской Америки.    

На заседании ETSI 28 - 29 января 1998 г. были выработаны общие принципиальные решения по созданию и применению нового стандарта UTRA:    

-  стандарт UTRA должен способствовать развитию GSM как усовершенствованной технологии, которая будет использоваться совместно с UTRA на первых этапах внедрения UMTS;    

-  стандарт UTRA должен поддерживать и укреплять позиции UMTS как ведущей составляющей в семействе систем IMT-2000 (IFS), разрабатываемом ITU;    

-  в составе UTRA технология WCDMA должна применяться для парных частотных полос (FDD, Frequency Division Duplex);    

-  в составе UTRA технология TD-CDMA должна применяться для непарных частотных полос (TDD, Time Division Duplex);    

-  мобильные терминалы UMTS должны работать в двух режимах FDD/TDD, обеспечивать низкую стоимость и совместимость с GSM-технологией;    

-  технология UTRA должна быть работоспособной как в малых спектральных полосах 2х5 МГц, так и в широких спектральных интервалах, обеспечивая в полном объеме новые мобильные мультимедийные применения.    

Таким образом, голосование в ETSI и недавние отклики лидеров мобильной связи подтверждают, что чаша весов все больше склоняется в пользу WCDMA. Технические решения WCDMA во многом разработаны фирмой Ericsson, проводившей свои исследования по CDMA с 1989 по 1995 г. без громкой огласки, и в то же время Ericsson активно выступала с острой публичной критикой в адрес технологии CDMA в исполнении Qualcomm. Тем не менее именно в последние месяцы Ericsson все более убедительно заявляет о преимуществах WCDMA, публикуя данные тестирования одноименной экспериментальной системы, спроектированной и построенной еще в 1995 г. в лаборатории Ericsson в Стокгольме. Подготовка Ericsson к внедрению WCDMA также проходила в тиши кабинетов, и обнародование ее в самое последнее время прозвучало, как гром среди ясного неба.    

31 июля 1997 г. фирма Ericsson нанесла сильный и неожиданный удар своим конкурентам, объявив, что компания Japan Telecom выбрала технологию WCDMA Ericsson для своей экспериментальной системы нового поколения.    

Japan Telecom  -  ведущая телекоммуникационная компания Японии, предоставляющая услуги телефонной связи в национальном масштабе, арендуемые волоконно-оптические каналы связи и сотовую связь. В настоящее время Ericsson совместно с крупнейшей японской телекоммуникационной корпорацией NTT создает пилотную систему DoCoMo, которая впервые в мире на базе WCDMA обеспечит в рамках большой национальной сети новейшие услуги мобильной связи: передачу данных на скорости до 2 Мбит/с, сопряжение через мобильный протокол IPv6 с Internet, передачу мультимедийной информации. Япония станет первой страной в мире, где уже в 2000 г. заработает мобильная связь третьего поколения. Активную поддержку фирме Ericsson в этих проектах оказывает другой лидер мобильной связи  -  компания Nokia.    

Очевидно, что конкуренты не оставят без должного ответа эти агрессивные и далеко идущие планы Ericsson. Возникновение новых альянсов фирм  -  производителей средств мобильной связи уже подтвердило, что рыночные силы начинают группироваться и готовиться к большим и серьезным баталиям.    

22 октября 1997 г. Motorola и Siemens возглавили группу ведущих фирм в области связи, включая Alcatel, Bosch, Italtel и Nortel, разрабатывающих новый стандарт мобильной связи по принципу совмещения двух технологий GSM и CDMA. В основу нового стандарта положены результаты исследований специалистов фирмы Siemens, предложивших схему использования TDMA-каналов (временных интервалов) для передачи CDMA-кодов множественным пользователям. В стандарте, получившем сокращенное название TD-CDMA, практически реализуются два метода множественного доступа к радиоканалу: FRAMES 1B  -  гибридный метод TDMA-CDMA и FRAMEC 2B  -  “чистый” метод CDMA. Именно этот стандарт занял второе место на голосовании в ETSI. Наиболее важное достоинство новой гибридной схемы TD-CDMA  -  это совместимость с GSM-технологией и возможность постепенного внедрения нового стандарта в действующие сети GSM.    

4 июня 1997 г. ведущие поставщики оборудования CDMA  -  Lucent, Motorola, Nortel и Qualcomm  -  объявили о совместной разработке нового стандарта мобильной связи для систем третьего поколения. Спецификации стандарта будут создаваться в соответствии с требованиями ITU/IMT-2000 в рамках подкомитета TR45 Ассоциации телекоммуникационной промышленности (TIA). Новый стандарт будет разрабатываться с учетом требований операторов сетей связи, использующих в стандарте CDMA (IS-95), и обеспечит постепенный переход от CDMA-систем второго поколения к системам третьего поколения. Телекоммуникационные компании, объединившиеся в проекте нового CDMA-стандарта, намерены к 2000 г. достигнуть следующих целей:    

-  обеспечить для мобильных терминалов скорость передачи данных 144 кбит/с для транспортных средств, 384 кбит/с для пешеходов и 2 Мбит/с для стационарных условий;    

-  реализовать широкополосные технологии связи для мобильных мультимедийных применений;    

-  обеспечить совместимость или использование инфраструктурных элементов действующих CDMA-сетей (биллинговых систем, интерфейсов с ТФОП и подсистем управления сетями).    

Это направление развития CDMA (на базе стандарта IS-95) поддерживается прежде всего американскими производителями и операторами связи, образовавшими в 1997 г. альянс CDMAone.    

Очевидно, что в поддержку стандартов-кандидатов, претендующих на роль общенациональных, общеевропейских или даже мировых глобальных стандартов, будут вложены миллиарды долларов в ближайшие два-три года. Наступает решающий этап конкурентной борьбы за огромные рынки связи. Учитывая возрастающую роль Internet в массовых мультимедийных коммуникациях, ставка многих компаний и операторов связи на WCDMA в перспективе должна многократно оправдать большие вложения. Если Япония действительно станет через два года огромным полигоном (45 млн. пользователей) мобильной связи в новом WCDMA, то практический опыт и качество японской микроэлектроники скажут свое решающее слово в вопросе, каким быть стандарту мобильной связи.         

С автором статьи можно связаться по телефону: (095) 198-7691 или по адресу: enir@icsti.su.