Организация широкополосного доступа при помощи UMTS 3G/Wi-Fi/WiMAX

Елена Петрова,
заместитель генерального директора, канд. техн. наук, ЗАО «Институт сотовой связи»
Сергей Мельник,
директор испытательного центра, канд. техн. наук,
ЗАО «Институт сотовой связи»
Эмилий Кордонский,
старший научный сотрудник, канд. техн. наук,
ЗАО «Институт сотовой связи»

Институт сотовой связи ведет большую аналитическую работу в области внедрения новых услуг и технологий. На основе проводимых испытаний оборудования с обязательным подтверждением соответствия в настоящей статье обозначены сферы конкуренции различных технологий широкополосного доступа (ШПД) на телекоммуникационном рынке; выделен круг задач, встающих перед операторскими компаниями при переходе к широкополосным услугам; рассматривается конвергенция этих услуг и задача их адаптации под потребности клиентов.

«Разрабатывается новая концепция
единого информационного сообщества,
для реализации которой объединяют
усилия правительства и промышленность.
Эти новые технологии преобразуют стиль нашей жизни».
Ёсио Уцуми, генеральный секретарь
Международного союза электросвязи

Технологические разработки, включенные в шестую версию рекомендаций 3GPP, представляют собой основу для внедрения услуг широкополосных сетей подвижной связи 3G. Сегодня всех нас интересуют перспективы развития этого направления в совокупности с другими широкополосными радиотехнологиями.

Развитие сетей Wi-Fi и появление технологии WiMAX вызвали оживленную дискуссию о будущем услуг широкополосных сетей радиосвязи. Звучали прогнозы о конкуренции этих технологий между собой и с проводными решениями ADSL.
Каким же видится это будущее нашим коллегам из 3GPP и UMTS-Forum?

В Европе проникновение речевых услуг составляет более 80% (а в некоторых странах и более 95%). Сравнительно недавно абонентам сетей сотовой связи были предложены услуги передачи данных и мультимедиа, что породило концепцию перемещаемого широкополосного доступа. Однако границы между сферами фиксированного (ADSL), перемещаемого (Wi-Fi) и подвижного (3G) ШПД представляются размытыми вследствие неуклонного смещения технологий к IP-сетям.

Внедрение
широкополосных
радиотехнологий
на базе IP

Уже в начале 2005 года стало очевидно, что многие операторы подвижной связи, включая нескольких основных игроков на этом рынке, ориентируются на доступ к широкополосным приложениям при помощи радиоинтерфейса WCDMA только с помощью персонального компьютера, не дожидаясь широкого появления доступных абонентских терминалов высокого качества и по привлекательной цене (таких, как смартфоны и коммуникаторы). Однако мобильный ШПД посредством встроенного в ПК модуля передачи данных сильно ограничивает для операторов возможности по оценке и регулированию характеристик сетей.

Скорейшее внедрение новых услуг высокоскоростной передачи данных позволит корпоративным клиентам сориентироваться в том, какие новые услуги предлагают мобильные операторы, и получить опыт работы с 3G/UMTS как с технической точки зрения (для оценки скорости передачи данных и качества работы сети), так и в области тарифных планов.

Поскольку за основу абонентской платформы взят ПК, услуги WCDMA/GPRS-GSM базируются на подключаемых и интегрируемых радиомодулях. Тарифы на использование таких услуг основываются на объемах передаваемых данных. Если тарифицировать сервис таким образом трудно, можно использовать безлимитные тарифы с абонентской платой.

Рис. 1. Соотношение стоимости передачи
мегабайта на абонента в месяц для технологий
передачи данных GSM-GPRS, GSM-EDGE-GPRS, WCDMA

На рис. 1 приведено соотношение стоимости передачи мегабайта на абонента в месяц для технологий передачи данных GSM-GPRS, GSM-EDGE-GPRS, WCDMA при условии, что плотность радиопокрытия позволяет обеспечить высокоскоростную передачу данных.
Себестоимость переданного мегабайта информации в сетях GSM-GPRS примерно в 100 раз выше, чем в WCDMA, поэтому целесообразность внедрения сетей 3G при уже имеющемся спросе на широкополосную передачу данных в сетях подвижной связи очевидна.

Если процесс внедрения широкополосных технологий в сетях мобильной связи рассматривать с точки зрения перспективы увеличения ARPU, то можно проследить следующую зависимость.

Рис. 2. Значения ARPU для операторских компаний
мобильной связи стандарта GSM и компаний,
предоставляющих широкополосный фиксированный доступ
при помощи технологии ADSL

На рис. 2 показаны среднеевропейские значения ARPU для операторских компаний, работающих по стандарту GSM, и компаний, предоставляющих широкополосный фиксированный ADSL-доступ по абонентским проводным линиям.

Во втором случае при ограничении максимальной пропускной способности величинами в 256 кбит/с, 512 кбит/с, 2 Мбит/с и 8 Мбит/с будут различаться и значения ARPU. Привлекательность мобильного широкополосного доступа ни у кого не вызывает сомнений, поэтому расширение возможностей технологий мобильной связи позволяет претендовать на долю ARPU из смежной ниши фиксированного ШПД.
При внедрении UMTS на первом этапе пропускную способность для высокомобильного абонента (передвигающегося со скоростью более 30 км/ч) можно увеличить до 900 кбит/с — в таком случае операторы смогут претендовать на сегменты рынка широкополосного доступа с ограничениями пропускной способности (рис. 3) до 256 кбит/с и 512 кбит/с.

Рис. 3. Распределение ARPU с внедрением UMTS

Внедрение технологии HSDPA позволит мобильному оператору претендовать на сегмент широкополосного доступа, подобный ADSL.
Безусловно, мобильным сетям пока не под силу сегмент рынка широкополосных технологий типа VDSL, вряд ли они смогут тягаться и с FTTH (Fiber to the Home), но для большинства популярных сегодня предложений на телекоммуникационном рынке заявленной пропускной способности 900 кбит/с вполне достаточно.

Опыт внедрения HSDPA в компании Т-Mobile на территории Германии уже доказал, что при подключении абонентов по тарифному плану, предусматривающему стационарный HSDPA-терминал с имитацией абонентской телефонной линии и сохранением номера ТфОП плюс мобильный терминал с другим номером и возможностью широкополосной передачи данных, ARPU составляет 50 евро.

Конвергенция широкополосных
радиотехнологий

Многие европейские операторы связи рассматривают возможность предоставления сервисов 3G/UMTS в контексте общего предложения широкополосных услуг. В первую очередь эти возможности адресованы корпоративным клиентам для высокоскоростного доступа в Интернет и внутриофисную сеть при условии, что пользователь находится вдали от офиса.

Преимущества технологии 3G/UMTS состоят в следующем:

•поддержка высокой подвижности абонентов при широкой области покрытия;
•высокий уровень информационной безопасности;
•возможность международного роуминга.

Технология WLAN в общей концепции широкополосных услуг представляет собой потенциальное дополнение к сети 3G/UMTS за счет предложения высокоскоростных соединений с Интернетом в тех местах, где имеются хотспоты. Некоторые европейские операторы уже предприняли шаги к тому, чтобы максимально упростить этот процесс для пользователя. В частности, можно организовать общий абонентский счет и единый метод аутентификации при использовании подвижной связи и Wi-Fi. Конвергенцию вариантов сетевого доступа уже применяют такие операторы, как T-Mobile и O2.

T-Mobile запустил услуги 3G/UMTS в Великобритании, позволив каждому абоненту с ноутбуком, имеющим доступ Wi-Fi и PC-карту, получить доступ к UMTS, GPRS и WLAN по одному и тому же тарифному плану. Компания O2 при помощи стандартного решения Connection Manager представила британским пользователям аналогичное предложение, дающее доступ в сотовые сети и сети Wi-Fi посредством устройства передачи данных, простого в использовании и конфигурировании.

Метод конвергенции широкополосных технологий получил название дополняющей стратегии доступа.

Еще одним европейским игроком на данном рынке, преследующим дополняющую стратегию доступа, является Orange. На территории Франции этот оператор использовал конвергенцию сетей 3G/UMTS и GSM EDGE-GPRS, что позволило расширить сегмент сети ШПД примерно с 45% населения (3G/UMTS) до 85% (3G/UMTS + GSM EDGE-GPRS).

Рис. 4. Области применения различных радиотехнологий

Не останавливаясь на достигнутом, операторы Orange и France Telecom предлагают французским пользователям тарифный план «Бизнес повсеместно» (Business Everywhere). При едином интегральном счете предоставляется доступ к фиксированным/подвижным широкополосным услугам через соединения с использованием ADSL, Wi-Fi, 3G/UMTS и GSM EDGE-GPRS.
Аналогичной стратегии следуют и другие крупные европейские операторы. Так, TeliaSonera в январе 2005 года объявил о том, что расширил покрытие широкополосных сетей подвижной связи до 90% шведского населения за счет развертывания сети 3G/UMTS + GSM EDGE-GPRS. В Австрии Mobilkom к началу 2006-го добился уровня проникновения 95%, используя эту же технологию.
Стратегия операторов мобильной связи по объединению сетей 3G/UMTS с методами дополняющего доступа дает ряд преимуществ. Предоставляя абоненту свободу выбора в отношении средств соединения в процессе перемещения, операторы могут дольше «владеть» этим пользователем, а их услуги могут стать потенциально более значимыми. Более того, предоставление Wi-Fi-доступа позволяет операторам сделать широкополосные услуги более притягательными и, как ни странно, стимулировать использование сетей 3G/UMTS в тех местах, где Wi-Fi недоступен.

В качестве примера можно привести французского оператора SFR, который предлагает услуги на основе технологий 3G/Wi-Fi/GSM EDGE-GPRS, используя сеть Vodafone. Доступ в сеть обеспечивается с помощью карты подвижного соединения (Mobile Connect Card). А компания Swisscom своим швейцарским пользователям предлагает PC-карту доступа к трем широкополосным технологиям подвижной связи — UMTS, GSM EDGE-GPRS и WLAN.

В то же самое время другие операторы преследуют стратегию плавного расширения своих широкополосных сетей подвижной связи путем добавления к основной сотовой инфраструктуре фиксированных или радиорасширений — таких, как WiMAX, DVB-H или технологии нелицензированного подвижного доступа (Unlicensed Mobile Access — UMA).

При этом WiMAX рассматривается именно как одно из дополнений к стратегии развертывания сети 3G/UMTS. В соответствии с концепцией внедрения сетей мобильной связи третьего поколения UMTS-Forum технология WiMAX, покрывающая как лицензированный, так и не привязанный к лицензиям спектр, позиционируется для сегментов с большой концентрацией низкомобильных пользователей, нуждающихся в высокоскоростной передаче данных.

Она дает операторам возможность предлагать абонентам ШПД как в городе, так и в сельской местности. Типовые сценарии внедрения WiMAX включают в себя создание сетевых сегментов в городских зонах и обратных радиотрактов для хотспотов
Wi-Fi, пикосетей, охватывающих офисные центры, и обеспечение широкополосных соединений типа радиоDSL для малого бизнеса и пользователей из спальных районов.

WiMAX уже привлекла значительный интерес со стороны изготовителей оборудования и операторов. Однако основным сдерживающим фактором глобального внедрения этой технологии является тот факт, что гармонизация использования радиочастотного спектра в мировом масштабе пока еще не обеспечена. Спецификации 802.16e для приложений WiMAX, предусматривающих подвижность, до сих пор не стандартизованы. А их коммерческое внедрение ожидается не ранее, чем в 2007 году, поэтому о конкретной реализации конвергентных сетей 3G/UMTS и WiMAX говорить пока рано. Безусловно, WiMAX и Wi-Fi представляют собой значительное дополнение к решению 3G/UMTS, способное предложить пользователям высокие скорости передачи данных на коротких расстояниях. Главным преимуществом WLAN в Европе является возможность оказания услуг в нелицензируемом диапазоне радиочастотного спектра. Однако эти сети не заменяют уникальную комбинацию достоинств систем IMT-2000 (включая 3G/UMTS), поскольку не обеспечивают глобальной мобильности.
На рис. 2 показаны области применения различных радиотехнологий в зависимости от требований мобильности и пропускной способности.

Конвергенция услуг связи

Конвергенция сетей привела к тому, что начали появляться комбинированные услуги, реализуемые через сети фиксированной, перемещаемой и подвижной связи. Пройдет еще совсем немного лет, и традиционные различия между операторами подвижной и фиксированной связи могут стать расплывчатыми и даже совсем исчезнуть.
Последствия этого могут оказаться весьма значительными. По прогнозам аналитиков в течение следующего десятилетия продолжится падение стоимости услуг передачи речи на фоне развития новых возможностей широкополосных технологий.
Вплоть до настоящего времени технологии сотовой подвижной связи развивались за счет добавления новых возможностей и улучшений. Дальнейшее развитие этих сетей лежит в плоскости усовершенствования радиотракта. При внедрении широкополосных услуг следует принять во внимание, что все они рассчитаны примерно на одинаковый (по платежеспособности) круг клиентов. Исследования европейских бизнес-аналитиков показали, что «размывание» этого круга клиентов по различным технологическим решениям менее выгодно, чем предоставление всех возможностей в зависимости от текущей потребности абонента. Конвергенция услуг становится более ощутимой, чем конвергенция сетей. Новый подход к построению телекоммуникационного бизнеса говорит о том, что центр тяжести смещается от модели, ориентированной на возможности имеющихся технологий сети связи, к модели, опирающейся на удовлетворение требований потребителей услуг.

В таких условиях высказывание генерального секретаря Международного союза электросвязи, ставшее эпиграфом этой статьи, позволяет сделать вывод о том, что технологии 3G, Wi-Fi, WiMAX, как, впрочем, и широкополосный проводной доступ, являются составляющими единого интерфейса сетей связи нового поколения.

***
При оказании услуг на основе технологий широкополосного доступа самое главное — организовать работу так, чтобы абоненты могли использовать эти услуги в любых удобных для себя условиях. Основным видом потерь при этом становится недополученная прибыль.
Успех при предоставлении широкополосных услуг приходит к компаниям, которые могут наиболее полно удовлетворить постоянно изменяющиеся требования клиентов. Для этого необходим современный подход к внедрению новых технологий и модернизация имеющихся сетей связи. Особенно важно дать абонентам возможность самим определять требования к услугам связи.

С точки зрения сохранения единой абонентской базы для широкополосных услуг нецелесообразно «размывать» ее между различными технологическими решениями, так что технологии 3G, Wi-Fi, WiMAX в рамках концепции внедрения и развития сетей связи нового поколения являются составляющими единого широкополосного интерфейса.

В условиях понижения ARPU необходимы механизмы увеличения доходности компаний мобильной связи. Повысить ARPU можно за счет смежного сектора предоставления услуг широкополосного доступа. Однако затраты на внедрение широкополосных технологий на рынке, где сильна конкуренция с провайдерами услуг фиксированной связи, часто бывают неоправданно высоки. Поэтому предоставлять широкополосные услуги целесообразно при помощи комплекса различных технологий мобильной и фиксированной радио- и проводной связи.