ВВЕДЕНИЕ

 

 

Будущее Информационное Общество возникает в результате совместного действия многих технологических, рыночных и организационных процессов.

Фундаментальный процесс создания Информационного Общества — конвергенция связи, информации, компьютерных технологий и новых потребительских услуг. Границы Информационного общества быстро расширяются с массовым распространением широкого спектра передовых услуг:

— мобильной общедоступной связи; — Интернета;

— высокоскоростной широкополосной кабельной связи; — спутниковой связи;

— мультимедийных компьютерных технологий;

— интерактивного телевидения (кабельного, непосредственного спутникового и сотового). Будущая мобильная связь значительно расширит сферы своих применений. Если сего-

дня на рынке доминируют услуги мобильной телефонии, то следующее поколение систем мобильной связи создаст условия для развития новых областей применения связи. Среди важнейших применений:

— высокоскоростная передача данных; — мобильные мультимедийные услуги; — беспроводной доступ к Интернету;

— локальные беспроводные сети для офисных и домашних применений;

— телематические мобильные услуги в автомобилях, полевых работах, медицине и т.п.;

— дистанционное управление приборами, транспортными средствами, охранными системами;

— телеметрические приложения и беспроводные системы мониторинга окружающей среды;

— системы определения местоположения и идентификации подвижных объектов. Сценарии использования новых услуг еще только испытываются в пилотных проектах.

Однако уже сегодня ясно, что новые рынки мобильной связи быстро станут массовыми, сценарии применения будут многообразными, а спектр мобильных терминалов составит широкая гамма устройств различной степени сложности.

Операторы сетей уже приступили к развертыванию наступления широким фронтом на новые массовые рынки. В арсенале операторов не только новые технологические средства, но и дальновидные стратегические концепции [1]. Стратегии развития сетей мобильной связи — это направления главных ударов по захвату массовых рынков.

Мобильность на рабочих местах. Новая концепция применения GSM в локальных беспроводных сетях предприятий, корпораций и учреждений. Три компании уже объявили о новых технических платформах: GSM on the Net (Ericsson), Total Mobility (Nokia), Pack- etGSM (Lucent), предлагающих законченные решения по интеграции мобильных сетей с локальными сетями и IP-сетями. Фактически речь идет о наступлении на рынки фиксированной телефонии и офисной, а затем и домашней беспроводной связи.

Архитекторы новых сетевых архитектур дальновидно строят высоконадежные и масштабируемые инфраструктуры. Межсетевые шлюзы, соединяющие сети мобильной связи с другими сетями (ТФОП, ISDN, Интернет), разрабатываются телекоммуникационными лидерами, имеющими свои оригинальные технические решения. На базе международных стандартов межсетевой интеграции будет обеспечен плавный переход к 3G-сетям и постепенному встраиванию в действующие сети новых услуг связи [2].

Переход к 3G-услугам. Для многих новых рынков, которые будут использовать различные сетевые технологии связи (локальные/глобальные, мобильные/фиксированные, низкоскоростные /высокоскоростные) главными предпосылками успеха станет умение быстро запускать новые услуги и настраивать их на потребности целевых рыночных сегментов. Операторы и здесь уже достаточно хорошо вооружены инструментами типа CAMEL (создание приложений средствами интеллектуальных сетей), методами постепенной модернизации сетевых узлов на базе новых радиотехнологий GPRS и решениями по переходу к новым сетевым инфраструктурам.

Межсетевая интеграция. Сценарии наступления на новые рынки должны дать ответы, хотя бы в эскизном виде, на многие вопросы. Первостепенный вопрос: где начать интеграцию с фиксированными сетями: в корпоративных виртуальных сетях, домашней среде или в общедоступных сетях связи. Сценарии интеграции типа «мобильные/фиксированные сети»— это первоочередная стратегия выхода на новые массовые рынки.

Мобильный Интернет. И, наконец, очень важный тип сценариев интеграции предстоит разработать операторам, делающим ставку на быстро растущие рынки услуг Интернета. Интернет стал мощной движущей силой на рынках фиксированной телефонии (IP- телефония), электронной коммерции, мультимедийного широковещания (WebTV), информационно-справочных услуг. Ряд практических решений уже имеется в багаже операторов связи — технологии GPRS и WAP, мобильные веб-браузеры. Мобильный доступ к Интернету будет организован многими операторами на основе этих технологий (в России подобные работы уже начаты), но это только первые разведывательные операции. Рынки мобильного Интернета еще один-два года будут в зачаточном состоянии, однако, самые оптимистичные сценарии уже начинают обсуждаться операторами при подготовке новых потребительских рынков.

Опыт внедрения службы i-mode (IP-сеть над пакетными радиоканалами PDC) японского оператора DoCoMo показал, что всего за два года число услуг и приложений выросло до 2000, а количество абонентов этих услуг — до 20 млн. Сценарии развития новых потребительских рынков — наиболее важная часть общей наступательной стратегии операторов мобильной связи. Завоевать массового потребителя 21-ro века необходимо многообразием услуг и высоким качеством их предоставления.

Главный вывод очевиден. У операторов мобильной связи, создавших своим трудом и крупными инвестициями разветвленные сетевые инфраструктуры во многих странах мира, начинается новая эпоха больших технологических перемен и многоплановых сценариев развития.

Услуги, предоставляемые UMTS и другими системами IMT-2000, характеризуются прямой (непосредственной) доставкой мультимедийной информации и услуг связи конечным потребителям. При этом существенно, что потребитель обслуживается независимо от его местоположения, типа сети связи или используемого терминала.

UMTS реализует и ряд принципиально новых услуг связи, среди которых в первую очередь следует назвать услуги сетевой мультимедиа. В качестве наиболее важных услуг сетевой мультимедиа следует назвать:

— предоставление аудио и видео (AV) данных по запросу;

— интерактивные развлечения (игры, лотереи, видеоклипы и т.п.);

— информационные службы (новости, расписания самолетов и поездов, сводки погоды и т.п.);

— видеотелефония;

— услуги электронной торговли;

— образовательная информация (электронные учебники, дистанционные учебные курсы и т.п.).

Новый рынок услуг 3-го поколения начинает формироваться уже сегодня, т.е. до внедрения UMTS. В течение ближайших двух-трех лет мобильные сети 2-ro поколения (GSM, CDMA, D-AMPS), оснащенные переходными технологиями типа GPRS, EDGE и ПЕСТ, начнут осваивать услуги высокоскоростной передачи данных и мультимедийной информации. Благодаря этим переходным технологиям будут апробированы разнообразные рыночные ниши и проведены пилотные испытания первых коммерческих служб нового поколения [3].

Эволюция мобильных сетей связи — непрерывный процесс, проходящий уже более 20 лет. Критические фазы этого процесса связаны с переходом к новым поколениям: 1G — 20 — 3G. Первая декада 21-ro века ознаменуется общемировым внедрением сетей 3-го поколения. Мобильная российская связь сегодня имеет все необходимые условия, чтобы включиться в эти процессы на самых передовых позициях.

 

 

ЭВОЛЮЦИЯ И СМЕНА ПОКОЛЕНИЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ.

 

 

Как показывает 20-ти летняя история развития массовых услуг мобильной связи, базовые технологии (TDMA, GSM, CDMA) постоянно усовершенствуются, однако время от времени происходят крупные технологические скачки, подталкивающие и ускоряющие технический прогресс.

В последние десять лет наиболее важную роль в развитии мобильной связи сыграли технологические нововведения:

 1991 г. — принятие GSM в качестве общеевропейского стандарта мобильной связи;

 1995 г. — внедрение первой общедоступной сотовой сети на базе CDMA;

 1995 г. — принятие ПЕСТ в качестве общеевропейского стандарта технологии радиодоступа;

 1999 г. — начало внедрения технологии мобильного доступа к Интернету;

 2000 г. — завершение разработок стандартов 3-го поколения в рамках программы IMT-2000 и проекта 3GPP; начало производства сетевого оборудования и мобильных терминалов, отвечающих новым стандартам.

В ближайшие годы следует ожидать завершения НИОКР, а также выпуска первых промышленных систем, значительно продвигающих радиотехнологии на новые технологические уровни. Среди таких новых технологий, имеющих большой рыночный потенциал для массового внедрения 3G-услуг, следует назвать: GPRS, ЕООЕ, HSCSD, Bluetooth, WAP, Mobile IP, VHE, MPEG и ряд других.

Технологии радиосвязи быстро развиваются в последние 10-15 лет. В основе развития систем радиосвязи — выдающиеся достижения микроэлектроники: большие и сверхбольшие интегральные схемы, высокопроизводительные микропроцессоры, мощные DSP- процессоры, дисплеи на жидких кристаллах, тактильные (чувствительные к прикосновениям) экраны и другие технические новшества.

Исследователи разработали принципиально новые методы и алгоритмы доступа к радиоканалам, сжатия/развертывания информации, модуляции и кодирования сигналов, адаптивной настройки антенны на радиоканал и т.п. С начала 70-х годов, когда в узлах сетей связи и абонентских устройствах логика управления каналами (адресация, коммутация, маршрутизация, сигнализация и др.) и организации потоков информации повсеместно стала реализовываться на базе компьютеров, значительный прогресс был, достигнут в новой технической дисциплине — анализе и синтезе телекоммуникационных протоколов.

Способы построения протоколов связи, их взаимосвязь с услугами связи, алгоритмы распределения коммутационных и сервисных механизмов между узлами сети, общая сетевая архитектура протоколов и частные протоколы для отдельных режимов связи образуют в настоящее время важный инструментарий обслуживания действующих сетей и разработки систем связи новых поколений.

Успехи быстрого развития и массового применения Интернета во многом объясняются инженерным искусством разработки мощных и неизбыточных протоколов связи. Ядро широкого семейства Интернет протоколов — ТСР/IP — содержит универсальные для всех под сетей правила управления потоками данных и межсетевого взаимодействия. Благодаря логичности своей сетевой архитектуры и полной независимости от особенностей физических каналов и технических конфигураций узловых и абонентских компьютеров сеть Интернет за 25 лет развития достигла общемирового распространения и в настоящее время обслуживает более 300 млн. абонентов во многих странах мира.

 

Общемировые тенденции

Общемировая сеть Интернет и глобальная сеть мобильной связи имеют во многом сходные направления развития: ежегодный прирост абонентской базы на уровне 50-100 млн., массовое применение в народном хозяйстве и для персональных целей, стремительное удешевление и наращивание мощности абонентских терминалов. Смелые, но достаточно обоснованные прогнозы экспертов, объявляют показатели проникновения связи к 2005 году: проводная связь — 1 млрд. абонентов (850 млн. в 2000 г.), Интернет — 1 млрд. (300 млн.), мобильная связь — 1 млрд. (600 млн.). Отмечая общее в тенденциях развития Интернета и мобильной связи, обратим внимание на ряд очень существенных отличий:

 Принципы международного сотрудничества:

— архитектура протоколов Интернета активно развивается на основе демократичных, общедоступных и добровольных инженерных инициатив, координируемых инженерной рабочей группой Интернета (IETF);

— архитектура протоколов мобильной глобальной связи только начинает формироваться как общая система управления и организации потоков данных между узлами радиосети. В отличие от Интернета разработки стандартов ведутся глобальными международными организациями типа ITU и ISO; только в 1999 г. создана международная проектная организация 3GPP, в рамках которой действуют рабочие группы специалистов, призванные в короткие сроки создать спецификации Зб-стандартов.

 Высокоскоростные сетевые инфраструктуры:

— приложения Интернета, требующие высокоскоростных каналов — передача видео, мультимедиа, Интернетещание, видеоконференцсвязь, — уже с первых лет своего внедрения имели высокопроизводительную канальную инфраструктуру: оптоволоконные линии связи, кабельные системы связи, ИКМ- каналы и т.п.

— мобильная связь постепенно осваивает новые скорости радиоканалов (1999— 14,2 кбит/с, 2000 — 64 кбит/с, 2002 — 384 кбит/с, 2005 — 2 Мбит/с), что замедляет разработку, и проведение испытаний протоколов для высокоскоростных приложений.

 Абонентские терминалы:

— терминалы Интернета (персональные компьютеры и рабочие станции) уже с начала 90-х годов оснащены высокопроизводительными дисковыми накопителями, видеокартами, экранами с высоким разрешением, мощными операционными системами и прикладными программами;

— мобильные терминалы только к 2002 году начинают «догонять» ПК по мощности, уступая во многих других аспектах производительности.

            С учетом этих факторов в 2005-2010 г.г. произойдет постепенная интеграция двух миров связи — Интернета и мобильных сетей:

— мобильный (беспроводной) Интернет с 2005 года получит быстрое развитие как массовая технология радиодоступа к веб-ресурсам;

— протоколы Интернета (IP-протоколы, веб протоколы, мультимедийные протоколы, протоколы взаимодействия с сетями других типов) внедряются без изменений или в адаптированном виде в протоколы мобильной связи 3-го поколения;

— интенсивно разрабатываются интегрированные протоколы мобильной связи и доступа к Интернет-ресурсам: межсетевой стандарт Wireless IP, включенный в семейство 3G- стандартов IMT-2000, новый стандарт Mobile IP, WAP-протоколы и др.

Глобальный характер связи на базе Интернета и массовые рынки Интернет-приложений создают уже сейчас для будущей мобильной связи многочисленные прототипы и прообразы новых структур телекоммуникаций.

Для мобильной связи нового поколения в настоящее время создается эффективная система телекоммуникационных протоколов, в которой используется как успешный опыт проектирования действующих сетей, так и новые идеи построения сетевых архитектур. В качестве примеров новых решений, появившихся в последние три-четыре года, назовем следующие важные технологии и протоколы связи:

VНЕ (Virtual Ноте Environment — виртуальная домашняя среда), обеспечивающая персонализацию услуг и протоколы конвергенции различных сетей связи;

 

 Технология радиосвязи Bluetooth для локальных сетей домашнего и офисного применения;

 

Mobile IP — адаптированный протокол IP для применения в сетях мобильной связи, входящий составной частью в новый протокол IPv6;

 

WAP (Wireless Application Protocol — протокол беспроводных приложений), реализующий упрощенный механизм HTML/НТТР радиодоступа к ресурсам Интернета;

 

 Java-протоколы, реализующие высокий уровень переносимости (мобильности) программ, передаваемых из одного узла Интернета в другой; Java-протокол может использоваться для загрузки в мобильный терминал абонента по радиоканалу программ управления связью;

 

 протоколы на базе ХМЬ (новой версии HTML-протокола) для передачи по каналам связи мультимедийной информации;

 

 протоколы типа VEMMI, реализующие в мобильном терминале пользовательские интерфейсы интерактивного взаимодействия абонентов с сетевыми ресурсами.

 

Мобильная связь быстро воспринимает новые технические решения, с которыми операторы выходят на массовые рынки. На рынках 3G-услуг роль новых технологий связи будет постоянно возрастать.

 

Эволюция архитектурных концепций

Новая концепция «семейства мобильных систем» была принята в сентябре 1997 г. на рабочей группе SG 11 ITU-Т в качестве идеологической основы объединения существующих систем 2-ro поколения и будущих систем 3-го поколения. Концепция семейства систем IMT-2000 получила краткое обозначение IFS (IMT-2000 Family of Systems) и развивается в соответствии с базовыми принципами:

IFS должна определять относительно небольшое число существенных элементов. Важнейшими общими элементами являются: согласованные на мировом уровне радиочастоты, принципы формирования подсетей, межсетевые протоколы управления и сигнализации, стандартные радиоинтерфейсы, согласованные наборы услуг для конечных потребителей, стандарты обмена мультимедийной информацией  и др.

 Отдельные сети мобильной связи 3-го поколения, создаваемые в странах/регионах или международными корпорациями, должны регистрироваться при включении в IFS-семейство, в частности, проходить проверку на соответствие международным стандартам IMT-2000. Регистрация может проходить не на уровне конкретных сетей, а на уровне общих стандартов, например, для систем стандарта UMTS.

 Общие свойства членов IFS (сетей мобильной связи) должны быть зафиксированы явным образом, чтобы обеспечить глобальный роуминг, высокое качество услуг связи, обслуживание массовых абонентов, предоставление мультимедийных услуг, интеграцию наземных и спутниковых систем и другие функции.

 ITU должен организовать разработку базовых (общесистемных) стандартов, определяющих протоколы базовых сетей и межсетевые интерфейсы.

 Детальные технические стандарты должны разрабатываться региональными и национальными организациями (ETSI, ARIB и т.п.), которые в настоящее время разрабатывают общие стандарты в рамках проекта 3GPP.

Концепция IFS предполагает использование многорежимных терминалов. При этом мобильный терминал (МТ) может обслуживаться единственной сетью доступа (однорежимный МТ) или работать с несколькими сетями доступа (многорежимный МТ). Концепция IFS допускает для однорежимного МТ работу через одну сеть доступа (например, через сеть GSM) со многими базовыми транспортными сетями (Core Networks), т.е. реализацию глобального роуминга через взаимодействие нескольких базовых сетей (например, по схеме GSM-UMTS-cdma2000). Естественно, что здесь в этой цепочке речь идет о сетях, зарегистрированных в IFS, а не существующих сетях 2-го поколения.

 

Рамочная структура IMT-2000

Провозгласив концепцию IFS и отказавшись, тем самым, от принципа единого международного стандарта, ITU активизирует свои усилия на детализации рамочной структуры стандартов 3-ro поколения. Рамочная структура будет развиваться по уже хорошо отработанной логике многоуровневых эталонных моделей взаимосоединения систем ОБИБО. Как известно, 7-уровневая модель ОБИБО допускает большое разнообразие технологических решений на двух нижних уровнях (физического и логического каналов) и множество прикладных протоколов на верхних уровнях (представления данных и прикладных служб).

Рамочная структура IMT-2000 будет содержать следующие базовые компоненты:

 — эталонная модель уровневых протоков и межсетевых взаимодействий;

— общее частотное распределение (в соответствии с принятым на WARC-92 и расширенном на WRC-2000);

— рекомендации ITU по совместному функционированию различных радиоинтерфейсов и их эволюции к частотным требованиям IMT-2000;

            — рекомендации по принципам регулирования, обеспечивающим свободное перемещение (в глобальном масштабе) мобильных терминалов IMT-2000;

— рекомендации по частотным и радиоинтерфейсным процедурам взаимодействия наземных сетей 3-го поколения и спутниковых сетей персональной связи.

Эталонная модель IMT-2000 будет определять общую (рамочную) архитектуру будущей глобальной сети мобильной связи, включая ее следующие функциональные элементы:

 Сетевая инфраструктура на базе единой (или нескольких) Сетей радиодоступа (Access Network — Сеть радиодоступа) и единой (или нескольких) Базовых сетей (Core Network — Базовая сеть).

 Различные сети радиодоступа могут быть определены по функциональному принципу среды доступа, например, спутниковая сеть, наземная сотовая сеть, беспроводные телефоны, сеть фиксированной связи и т.п.

 Различные базовые сети могут быть определены с точки зрения требований эволюционного развития действующих сетей, и фактически эти сети будут соответствовать наиболее распространенным сетям — GSM, D-AMPS, IS-95 и т.п.

 Функциональный элемент VHE (Virtual Ноте Environment — Виртуальная Домашняя Среда) должен входить составной частью (как расширение базовых сетей) в общую архитектуру IMT-2000.

 Несущественные различия между базовыми сетями должны быть устранены в максимальной степени, чтобы упростить технологию мобильных многорежимных терминалов.

 Архитектура IMT-2000 должна содержать четко специфицированные функциональные блоки для эксплуатационных служб сервис-провайдера и оператора сети и провайдера услуг.

Функциональный блок, регламентирующий радиодоступ к фиксированным сетям и объединенные режимы работы «фиксированный/мобильный», должен быть полностью определен в терминах эталонной модели IMT-2000.

С целью оценки проектов стандартов в рамках сектора ITU-R определены функционально-технические требования к предлагаемым технологиям, получившие на период 1998- 1999 гг. статус методических (М) рекомендаций. В документе «Recommendation ITU-R М.1225» сформулированы основные функционально-технические требования к мобильной связи 3-го поколения, учитывающие также общие требования к достижению в сетях мобильной связи качественных характеристик и параметров производительности на уровне аналогичных стандартов фиксированной связи (рекомендации серии G для голосовой связи, рекомендации серии F для служб телеконференций, рекомендации серии М для общих принципов международных систем связи и технологий их обслуживания).

В своих последних решениях по стандартизации радиоинтерфейсов ITU приняты 5 базовых радиотехнологий (Рис. 2.1), отвечающих тенденциям развития действующих сетей 2- го поколения. Операторам 2G-сетей предоставлен широкий выбор путей перехода к сетям 3-го поколения: WCDMA, cdma2000, UTRA, UWC-136 и DECT. Центр тяжести вопросов стандартизации IMT-2000 сдвинут в область межсетевого взаимодействия и общих процедур сетевого управления.

Важно отметить, что в состав базовых сетей по решению ITU включены как две архитектуры действующих сетей (GSM/МАР и ANSI-41), так и новая архитектура Wireless IP (Беспроводная IP-сеть). Спецификации протоколов Wireless IP уже разработаны в рамках проекта ЗОРР и отражают современные тенденции расширения применения IP-протоколов в сетевых инфраструктурах фиксированных и мобильных сетей.

           

           

 

 

В последнее время в рамках проектов 3GPP были достигнуты важные решения по сближению стандартов двух базовых сетей — европейских стандартов GSM и североамериканских стандартов ANSI-41. При этом основной тенденцией международной стандартизации становится не разработка «единого всемирного стандарта мобильной связи», а достижение согласованных стандартов на уровне ITU, отвечающих следующим общим принципам:

— преемственность в развитии стандартов 2-го поколения (GSM, TDMA, CDMA и DECT) и достижение согласованных межсетевых интерфейсов и механизмов взаимодействия сетей;

— принятие трех базовых сетевых платформ (усовершенствованные базовые сети GSM/MAP, ANSI-41 и новая платформа «Wireless IP») в качестве основы создания межсетевых интерфейсов и реализации глобального роуминга;

— концентрация усилий ITU на стандартизации межсетевых интерфейсов и протоколов типа NNI (Network to Network Interface protocols): процедуры и протоколы взаимодействия базовых сетей, протоколы сигнализации, механизмы защиты данных и т.п.

В ноябре 1999 г. в Хельсинки рабочая группа ITU-R TG8 од6брила набор стандартных радиоинтерфейсов IMT-2000 для наземных сетей. Фактически был сделан выбор из 10 проектных предложений, рассматривавшихся ITU, в пользу 5 технологий, получивших новые обозначения:

 

IMT-DS       -UTRA FDD

IMT-MC      -cdma 2000

IMT-TC       -UTRA TDD и TS-SCDMA

IMT-FT        -DECT

IMT-SC        -UWC-136

 

Формальное одобрение этих стандартов состоялось на Ассамблее Радиосвязи ITU в мае 2000 г. Официальные решения ITU позволят начать опытную эксплуатацию сетей IMT-2000 в 2001 году.

Следует отметить, что принятые ITU 5 базовых технологий охватывают широкий набор радиотехнологий, соперничающих между собой как в действующих сетях 2-го поколения, так и в многочисленных исследовательских проектах 3G-сетей. Провозглашенное ITU семейство стандартных радиотехнологий теперь официально называется «Модулярная гармонизированная система стандартов IMT-2000» (Modular IMT-2000 Harmonization — Terrestrial Component). В этой модулярной системе IMT-2000 объединены и гармонизированы усовершенствованные технологии GSM, три технологии CDMA, усовершенствованные TDMA и ПЕСТ.

В декабре 1999 г. в Женеве состоялось заседание исследовательской группы SC 11 Сектора телекоммуникационных стандартов ITU, на котором были согласованы спецификации межсетевых процедур и протоколов IMT-2000. Соответствующие рекомендации Q.1521, Q.1531, Q. 1542, Q.1721, Q.1731 и Q.1751 определяют протоколы поддержки UPT (Universal Personal Telecommunication — Универсальная Персональная Телекоммуникация), набор функциональных режимов и межсетевые процедуры сигнализации.

Другие важные решения по стандартизации 3G-сетей были приняты национальными органами стандартизации Европы, США, Японии, Южной Кореи и Китая в рамках проекта 3GPP 17 декабря 1999 г. Эти решения, получившие название «Release 99», определяют спецификации примерно 300 режимов связи и функциональных характеристик. Впервые на уровне международных спецификаций были унифицированы параметры более 50 услуг мобильной связи 3-го поколения.

Таким образом, совместная работа национальных институтов стандартизации в рамках проекта 3GPP и рабочих групп ITU позволила в 1999 г. завершить важный этап работ по созданию системы стандартов IMT-2000. В 2000 году проект 3GPP выпустил следующий набор спецификаций «Release 2000», в котором согласованы параметры мультимедийных услуг, протоколы сетевого управления и биллинговых операций для 3G-сетей.

 

 

ПРОБЛЕМЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ И ПЕРЕХОД К ТРЕТЬЕМУ ПОКОЛЕНИЮ

Организация работ по стандартизации [4]

Услуги 3-го поколения могут приобрести глобальный характер только при реализации в рамках IMT-2000 системы общих стандартов. Стандартизация семейства систем 3-го поколения проводится под эгидой ITU в рамках трех секторов: ITU-Т (сетевые технологии), ITU-R (радиотехнологий) и ITU-D (сектор развития).

В секторе ITU-Т вопросами стандартизации сейчас занимаются 16 исследовательских групп или комиссий, тематическая направленность которых отражена в табл. 3.1.

Для обозначения исследовательских групп используется аббревиатура SG (Study Group). Головной по стандартизации IMT-2000 является группа SG11, определяющая концептуальные аспекты систем 3-го поколения и требования к сетевой архитектуре. В рамках SG11 выделена рабочая группа WP 3/11 (WP — Working Party), ответственная за разработку требований к сигнализации и протоколам.

В секторе ITU-R образовано девять исследовательских групп (табл. 3.2). Вопросами подвижной радиосвязи в ITU-R занимается исследовательская группа SG8, в рамках которой созданы две рабочие группы WP (Working Party). В задачу группы WP8A входят вопросы стандартизации систем мобильной сухопутной связи, а группа WP8D является ответственной за мобильную спутниковую связь. Вопросами планирования частотных присвоений и оценкой эффективности использования спектра занимается группа SG1.

Адаптация технологий IMT-2000 к нуждам развивающихся стран в секторе ITU-D осуществляет группа SG 2. Основная задача группы SG 2 — разработка предложений для внедрения в IMT-2000 такого ограниченного набора услуг, который был бы востребован в районах со слаборазвитой инфраструктурой связи и труднодоступных местах, где создание наземных сетей фиксированной связи проблематично или вообще невозможно.

В рамках проведения работ по стандартизации IMT-2000 Международный союз электросвязи разработал около 30 документов, получивших статус международных методических рекомендаций (серия «М»). В них определены основные функционально-технические требования к проектам 3G технологий.

Сформулированные рекомендации четко структурированы и охватывают все основные направления работ, проводимых ITU в рамках IMT-2000 (табл. 3.3). В ключевой рекомендации М.687-2 определена концепция построения системы и сценарии ее развертывания, а принципы обеспечения безопасности обоснованы в рекомендации М.1078 . Эти рекомендации служат основой для разработки всего последующего пакета документов по стандартизации технологий RTT, разрабатываемых в ITU-R и ITU-Т. Так, в рекомендации М.817 определена эталонная модель архитектуры для сети IMT-2000. В рекомендациях М.1034 и М.1035 описывается способы реализации радиоинтерфейсов, и детализируются требования применительно к разным условиях эксплуатации. Требования к новым услугам определяет рекомендация М.816, а концептуальные основы управлению сетью 3-го поколения изложены в рекомендации М.1168.

Серия рекомендаций посвящена организации спутниковой связи в рамках IMT-2000 (М.818, М.1167). В них определяются требования к спутниковым компонентам и особенностям их применения в IMT-2000.

 

 

йййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййййй

 

 

 

 

 

 

 

Переход к сетям 3-го поколения

 

 

 

В рамках концепции IMT-2000 рассматриваются две стратегии перехода к услугам 3-го поколения: постепенное (эволюционное) и «одномоментное» (революционное). На западе эти подходы получили обозначение N (Narrowband — узкополосная) и W (Wideband — широкополосная) стратегии (рис. 3.1).

 

       

 

Приверженцы двух наиболее массовых технологий 2-го поколения — TDMA/AMPS и GSM встали на эволюционный путь развития. Сегодня эти системы имеют ограниченные возможности по наращиванию пропускной способности и видам услуг в рамках выделенного частотного диапазона. Рост их емкости без дополнительного расширения спектра возможен лишь за счет перехода на полускоростные каналы (GSM), введения многосекторных антенн или использования спектрально-эффективных методов модуляции (8PSK и др.).

 

 

Эволюционное внедрение требует меньших капитальных затрат и предполагает плавную замену оборудования в зависимости от уровня спроса на конкретные виды услуг. Такой подход позволяет максимально использовать существующую инфраструктуру сети связи, внедряя новые сетевые элементы в процессе последовательной модернизации. Основной недостаток эволюционного подхода — отсутствие возможности использования всех пре- имуществ новых технологий и организации глобального роуминга (табл. 3.4).

 

 

Начальный этап внедрения сетей 3-го поколения планируется на 2002-2005 годы, когда общемировой рынок услуг мобильной связи достигнет 700 млн. абонентов. Капитальные вложения операторов связи в создание и развитие такого гигантского рынка по оценке экспертов превысят ежегодные затраты в 50-100 млрд. долл. Очевидно, что массивность и инерционность общемирового рынка не позволит осуществить в короткие сроки переход всех сетей мобильной связи к новым техническим стандартам и режимам обслуживания абонентов. Естественно ожидать, что в некоторых регионах или отраслях народного хозяйства создание сетей 3-ro поколения будет начато «с нуля». Однако для стран с развитой телекоммуникационной инфраструктурой типичными станут две стратегии перехода к 3-му поколению.

           

 

            Очевидно, что рыночные факторы и особенности региональных рынков Европы, Северной Америки и Азии будут препятствовать быстрому переходу от существующих технологий к стандартам 3-го поколения. Этап развертывания новых технологий составит не менее пяти лет, а совместное существование 2G и 3G-сетей продлится не менее десяти лет.

 

Радиоспектр для ЗС-сетей

Подход к распределению частотного ресурса, реализованный в концепции IMT-2000, основывается на следующих принципах:

— создание общего частотного пространства для систем беспроводного доступа, сотовой и спутниковой связи;

— сочетание разных стратегий внедрения услуг 3-го поколения (революционной и эволюционной);

— гибкость в распределении спектра, предусматривающая возможность реализации разных сценариев использования полос частот в разных географических районах;

— выделение парных полос частот для дуплексной связи с частотным разделением и непарных полос для дуплексной связи с временным разделением.

Первое компромиссное решение было найдено в 1992 г. на Всемирной административной радиоконференции WARC-92, где на всемирной основе были выделены два участка спектра: 1885-2025 и 2110-2200 МГц для систем IMT-2000, планируемых к развертыванию после 2000 г. Второе компромиссное решение было принято на WRC-2000, где были выделены три дополнительные полосы: 806-960 МГц, 1710-1885 МГц и 2500-2690 МГц. Причем эти дополнительные полосы (или их участки) будут распределяться национальными Администрациями тех стран, которые будут самостоятельно принимать решения по их использованию для IMT-2000.

Решения WRC-2000 значительно усилили роль принципа гибкости распределения радиоспектра при построении 3G-сетей. Гибкость распределения спектра характеризуется возможностью использования разных режимов работы и параметров каналов, устанавливаемых в процессе радиообмена, а также различных вариантов предоставления частотных полос операторам.

В IMT-2000 реализованы два режима работы: в парных (режим FDD) и непарных (TDD) полосах частот. Для реализации FDD требуется минимальная полоса 2х5 МГц в корневых полосах частот 1920-1980/2110-2170 МГц, а для TDD — 5 МГц в полосах 1900-1920 и 2010- 2025 МГц. Режим FDD обладает преимуществом при больших размерах сот и высокой скорости передвижения абонентов. Режим TDD, напротив, предназначен для применения в пико — и микросотах, т.е. там, где абонент передвигается с невысокой скоростью.

Гибкое распределение спектра позволяет устранить искусственные барьеры на пути выхода операторов на рынок, предоставляя им возможность быстро реагировать на изменения спроса на услуги, т.е. на предоставление новых и разнообразных услуг в том же диапазоне без создания новой сетевой инфраструктуры.

Технологии 3G обеспечат нескольким операторам (имеющим соответствующие лицензии) возможность совместного использования одной и той же полосы частот без взаимных помех и снижения качества связи. Никакой частотной координации между операторами в этом случае не потребуется. Благодаря гибкой сетевой архитектуре оператор может создавать сети разной конфигурации (макросоты, микросоты и пикосоты) при экономном использовании радиоресурсов.

По оценкам Форума UMTS потребности для европейских стран в радиоресурсах для наземных сетей составят 369 МГц в 2005 г. и 555 МГц в 2010 г. (табл. 3.5). Для работы внутри помещения (режим TDD) потребуют спектр 20 МГц в 2005 г. и 40 МГц в 2010 году.

Таким образом, суммарный частотный ресурс не менее 555 МГц, который образуется из следующих частотных полос:

— 155 МГц — общая полоса частот, выделенная в соответствии с решениями WRC-92 для наземных сетей IMT-2000, которая включает следующие участки спектра: 1900- 1980; 2010-2025; 2110-2170 МГц;

— 240 МГц — существующая полоса частот, выделенная в Европе для мобильных наземных систем 2-ro поколения;

— 155-190 МГц — дополнительные полосы, выделенные на радиоконференции WRC-2000, с целью обеспечения будущих потребностей мобильной связи.

Минимальная ширина полосы частот, необходимая для работы одного оператора по оценкам ERC составляет 2х20 МГц. Частотный ресурс, требуемый для работы нескольким конкурирующим операторам, предоставляющим современные мультимедийные услуги в одном крупном географическом регионе, оценивается в 300-500 МГц.

В рамках ITU специалисты разных стран также провели исследования по оценке необходимого дополнительного спектра, которые показали, что в 2010 году для наземных сетей IMT-2000 необходим частотный ресурс в 532 МГц (табл. 3.6). Как видно из табл. 3.4, прогнозы ITU и те оценки, которые получены европейскими специалистами, достаточно близки, хотя несколько и расходятся.

Сегодня в мире существует острый дефицит спектра в диапазоне частот до 3 ГГц, что приводит к необходимости принятия рядом национальных администраций жестких дополнительных мер по повышению эффективности использования спектра. Так, в США с 1997 г запрещены новые разработки сетей радиосвязи, если их спектральная эффективность ниже 6 Гц/бит. Аналогичные меры предприняты в Западной Европе. В России такие работы ведутся в рамках комплексной программы «Спектр-2000».

Увеличение эффективности спектра может быть осуществлено, в первую очередь, за счет усовершенствования приемопередающей аппаратуры, применения новых спектрально- эффективных технологий абонентского радиодоступа, методов модуляции и помехозащищенного кодирования. Большие надежды возлагаются на перспективные технологии разнесения, интеллектуальные следящие антенны и методы пространственной селекции помех.

Другое направление работ связано с повышением эффективности использования каналов за счет оптимальной обработки потоков данных, передаваемых как от асимметричных, так и от интерактивных источников информации. Значительные резервы по пропускной способности могут быть реализованы за счет более эффективных методов сжатия мультимедийной информации, а также гибкого управления радиоресурсами с целью снижения потерь пропускной способности при передаче потоков данных с разным качеством обслуживания (QoS).

Важная роль придается и организационно-техническим мерам по повышению эффективности использования спектра. Так, совместное использование несколькими операторами одних и тех же частотных полос может привести к более высокой загрузке соединительных линий и снижению потерь в защитных полосах.

Одним из проблемных является вопрос о совместном использовании общих полос частот наземными и спутниковыми сетями. Наличие существенной разницы в уровнях принимаемых и излучаемых сигналов в мобильных терминалах, особенно при работе внутри помещений, не позволяет пока найти приемлемое решение, что и обусловило выделение для наземных и спутниковых систем разных участков спектра.

В исследовательских комиссиях ITU прорабатывается вопрос о создании спектрально- эффективной системы радиодоступа, при которой мобильному абоненту предоставляется возможность доступа одновременно ко всем или нескольким операторам, работающим в одном и том же географическом регионе. В этом случае не операторы, а абоненты будут разделять общий частотный ресурс.

В условиях острого дефицита спектра большая роль придается конверсии спектра, как одному из наиболее рациональных путей перераспределения спектра в уже освоенных диапазонах частот. Другой радикальный путь — это так называемый «фарминг» частотного спектра, т.е. перенесение традиционных систем беспроводной связи, например, сетей широкополосной передачи данных на стационарные линии связи.

Если такими бурными темпами пойдет и дальше развитие подвижной связи, то не исключено, что в будущем у мобильной связи возникнет потребность «поглотить» и наиболее «привлекательные» радиочастотные диапазоны, оттеснив традиционное ТВ на те технологические области, где сегодня идет быстрое развитие других видов телевещания, в частности, на кабельное, спутниковое и сотовое ТВ. В США уже начался процесс выдачи новых лицензий мобильной связи за счет перераспределения спектра, ранее принадлежавшего ТВ.

 

Радиоинтерфейсы для наземного сегмента IMT-20ОО

В июне 1998 г. в ITU поступили 10 предложений по проектам радиоинтерфейсов, восемь из которых разработаны на базе технологии CDMA и два — TDMA. Проекты заявлены от трех крупных регионов мира — Северной Америки, Европы и Азиатско-Тихоокеанского. Поступившие предложения достаточно хорошо отражают различия в технологиях и путях пере- хода к системам подвижной связи 3-го поколения.

Европейская Комиссия сумела выработать единую политику перехода к 3-му поколению, успешно координируя свою деятельность в рамках всех входящих в нее стран. Предложения от Европы в ITU были оформлены в виде двух проектов: UTRA и ПЕСТ ЕР.

В отличие от Европы, которая сумела выработать скоординированный подход к новому радиоинтерфейсу, представив объединенный проект, в США отказались от единого национального предложения. В ITU поступили четыре предложения, два из которых фактически подготовлены не институтами по стандартизации типа ANSI или TIA, а промышленными фирмами Qualcomm и Ericsson (Северо-Американское отделение).

Таким образом, США пошли по пути создания трех типов радиоинтерфейсов. Первый из них основан на дальнейшем совершенствовании технологии TDMA/АМРОМ, получившей широкое развитие не только в США, но и в мире. Концепция построения системы 3-го поколения на базе стандарта IS-136 изложена в проекте UWC-136 RTT, предложенным техническим подкомитетом TR-45.3 (США). В стандарте UWC-136 RTT обозначены три этапа совершенствования радиоинтерфейса ТОМА, основанные на использование трех типов радиочастотных каналов:

        IS-136+ (без расширения полосы канала 30 кГц), IS-136 HS (ОиЫоогМеЫси1аг) с шириной полосы канала 200 кГц и IS-136 HS (Indoor Office) с шириной полосы канала 1,6 МГц.

Второе предложение от США основано на постепенном наращивании пропускной способности системы cdmaOne (коммерческое название системы, разработанной по спецификации стандарта IS-95) и эволюционном переходе от существующей инфраструктуры к технологии cdma2000. Что же касается двух других предложений США: WCDMA NA и WIMS (TR-46.1), то они практически полностью совпадают с предложениями от Европы (UTRA) и Япония (WCDMA). В процессе дальнейшего рассмотрения эти предложения были объединены в единый проект (табл. 3.7).

Другая особенность подхода США к проблеме 3-го поколения — это совершенно иной принцип распределения частотного ресурса. Регулирование осуществляется путем закрепления за операторами полос частот, которые уже распроданы с аукциона. Оператору, который приобрел полосу частот, предоставляется полная свобода в выборе типа стандарта и сроков реализации проекта.

           

            Огромный рыночный потенциал Азиатско-Тихоокеанского региона с учетом большой численности населения стал решающим фактором в определении стратегии развития мобильной связи 3-го поколения. На этой территории, отнесенной Регламентом радиосвязи к Региону 3, активную позицию занимают Япония, Южная Корея, Китай, Малайзия. Их вклад в программу IMT-2000 убедительно характеризует амбиции этих стран стать мировыми лидерами в массовом применении новейших технологий связи. Несмотря на то, что каждая из стран имеет свои национальные особенности перехода к 3-му поколению, их общей чертой является смещение акцентов в сторону применения оборудования собственного производства.

Япония представила в ITU проект радиоинтерфейса широкополосной технологии WCDMA. Вместе с тем в стране рассматривается и возможность использования широкополосной cdmaOne. Однако основным препятствием к их объединению являются различные «чиповые» скорости расширяющихся последовательностей: 3,6864 Мчип/с в CDMAone (утроенная скорость стандарта IS-95) и 3,84 Мчип/с в WCDMA.

Южная Корея с 1991 г. активно участвует в разработке и внедрении сетей CDMA. Для нее международные стандарты мобильной связи, и, прежде всего, будущие стандарты IMT-2000, особенно важны, так как южно-корейские гиганты Samsung и Hyundai имеют большие планы выхода на мировой рынок. Главный акцент в этой стране был сделан на производство собственного оборудования CDMA. Все эти факторы определили разработку проектов двух диаметрально отличающихся стандартов для IMT-2000 от Южной Кореи.

Китай ориентируется на две технологии GSM и CDMA. Исходя из этого, там предложен комбинированный метод доступа, основанный на сочетании технологий TDMA и CDMA. Подробные характеристики указанных радиоинтерфейсов и сравнительный анализ их преимуществ приведен в [4].

IMT-2000 является системой открытых стандартов, создаваемых под эгидой ITU при  участии региональных и национальных организаций. Для решения спорных вопросов при определении единых гармонизированных решений и разработки спецификаций по стандартам радиоинтерфейсов 3-гo поколения (рис. 3.2) были созданы два партнерских объединения 3GPP и 3GPP2.

В первое партнерское объединение 3GPP входят Европейский институт телекоммуникационных стандартов ETSI (Европа), ARIB (Япония), Комитет Tl ANSI (США), а также три организации по стандартизации от Азиатско-Тихоокеанского региона — CWTS (Китай), Ассоциация технологий связи ТТА (Корея) и Комитет по технологиям связи TTC (Япония).

Основной вклад партнерства 3GPP в программу IMT-2000 — это гармонизация пяти проектов UTRA FDD (ETSI), WCDMA (ARIB), WCDMA NA (Т1Р1, США), WIMS (TR-46.1, США) и CDMA II (ТТА) в один вариант радиоинтерфейса IMT-DS (IMT-2000 Direct Spread), создаваемый на базе проектов WCDMA (UTRA FDD) с прямым расширением спектра (DS-CDMA) и частотным дуплексным разносом (FDD) для применения в парных полосах частот.

Второй тип радиоинтерфейса, который был представлен партнерством 3GPP в ITU, основан на кодово-временном разделении каналов ТЬМА/CDMA с временным дуплексным разносом (TDD) для применения в непарных полосах частот. Вариант, который получил название IMT-ТС (IMT-2000 Типе Code), фактически представляет собой чисто формальное объединение двух различных технических решений — европейского предложения УТКА TDD и китайского TD-SCDMA.

С технической точки зрения основное отличие вариантов IMT-DS и IMT-TC от ранее поступивших в ITU предложений — это изменение в базовом варианте типовой скорости с 4,096 Мчип/с на 3,84 Мчип/с (табл. 3.8).

 

            Еще одному предложению ПЕСТ ЕР, которое поступило от ETSI, была присвоена новая аббревиатура IMT-FT (IMT-2000 Frequency Time). Стандарт на микросотовую систему ПЕСТ разрабатывается с комбинированным частотно-временным дуплексным разносом и предназначен для применения, как в парных, так и непарных полосах частот. В варианте IMT-FT предложены три градации скоростей передачи, т.е. R=1,152 (2,304 и 3,456) Мбит/с. Такая возможность реализуется за счет введения новых методов модуляции я/2-DPSK, rr/4-DQPSK, я/8-D8PSK.

Во второе партнерское объединение 30РР2 входит Ассоциация промышленности связи TIA (представленная подкомитетами TIA TR-45.3 и TIA TR-45.5), а также организации ARIB,~WTS, ТТА и ТТС. Основная цель 3GPP2 — эволюционное развитие технологий сотовой связи 2-го поколения, которые в настоящее время получили широкое распространение в США — TDMA (IS-136) и cdmaOne (IS-95).

Предложения от этого партнерского объединения представлены в виде двух вариантов радиоинтерфейсов, получивших обозначение IMT-МС (IMT-2000 Multi Carrier) и IMT-SC (IMT-2000 Single Carrier). Радиоинтерфейс IMT-МС основан на варианте многочастотной системы cdma2000, в которой обеспечивается обратная совместимость с cdma (IS-95). Увеличение пропускной способности реализуется за счет одновременной передачи информации на нескольких несущих.

Радиоинтерфейс IMT-SC базируется на проекте стандарта UWC-136 и предполагает по этапное расширение возможностей существующей системы TDMA при работе в парных полосах частот.

Согласно концепции IMT-2000 общая архитектура системы нового поколения подразделяется на две составные части: сети радиодоступа и базовые сети. После завершения процедуры гармонизации в состав семейства сетей радиодоступа (проект Рекомендации M[IMT.RSPC]) были включены 5 радиоинтерфейсов. Схема их взаимосвязи с ранее представленными проектами стандартов приведена на рис. 3.2.

Сети радиодоступа (радиомодули) и магистральные базовые сети связаны между собой гибкими соединительными линиями. Модульная структура IMT-2000 обеспечивает возможность наращивать сетевую инфраструктуру путем последовательной модификации ее составных элементов.

 

 

        Стандартизация межсетевого взаимодействия

 

 

В IMT-2000 предлагается использовать три типа магистральных базовых сетей: GSM MAP (Европа), ANSI-41 (США) и универсальные сети с IP-протоколом. Глобальный роуминг между тремя типами сетей будет осуществляться через межсетевой интерфейс NNI (Network-to Network Interface). Чтобы реализовать это требование на практике, необходимо разработать единый протокол NNI, который смог бы поддерживать глобальный роуминг независимо от типа базовой сети и протокола радиодоступа.

Очевидно, что глобальный роуминг в IMT-2000 может быть реализован только в том случае, если радиодоступ будет производиться с использованием многорежимных терминалов, а базовые сети будут содержать конверторы или межсетевые шлюзы IWG (Interworking Gateway).

В отличие от сетей радиодоступа, которые очень чувствительны к смене идеологии построения системы, магистральные базовые сети более инерционны. В них вложены значительные инвестиции, которые операторы желают сохранить при переходе к 3-му поколению.

Новые технологии, разрабатываемые в рамках IMT-2000, должны обеспечивать возможность адаптации в равной степени к любой из трех доминирующих сетевых технологий: GSM MAP, ANSI-41 и IP. Магистральные сети должны быть «прозрачны», чтобы обеспечить доступ мобильных абонентов к новому профилю услуг «виртуальной домашней среды».

Принципы межсетевого взаимодействия между системами GSM (базовая сеть GSM МАР) и ТОМА (ANSI-41) поясняются на рис. 3.3. Независимо от того, какая из сетей GSM или TDMA является домашней, в любом случае необходим конвертор или шлюз IWG, с помощью которого будет обеспечено взаимодействие партнеров по роумингу.

 

Организация взаимодействия между сетями осуществляется с использованием единого протокола сигнализации SS7. Что же касается внутрисистемного взаимодействия в сетях GSM MAP и ANSI-41, то эти процедуры не охватываются рекомендациями IMT-2000, и в них могут быть использованы любые усовершенствованные протоколы.

Так, например, если домашней сетью является TDMA, а визитной GSM, то потребуется конвертирование протоколов для обмена между визитным регистром положения GSM VLR и основным регистром положения HLR. Когда абонент TDMA взаимодействует через сеть GSM, шлюз IWG будет сохранять информацию в HLR, что и обеспечит роуминг.

Некоторое отличие возникает, когда домашней сетью является GSM, а визитной TDMA. Эти особенности связаны с тем, что в архитектуре GSM предусматривается выделение центра аутентификации (AUC) — физически автономного устройства, которое может быть установлено в любом месте сети, в том числе и совмещено с центром коммутации MSC.

Для сетей TDMA такое решение не требуется. Чтобы преодолеть указанные различия в архитектуре в состав IWG должен быть введен так называемый псевдо-AUC, включаемый на стороне ANSI-41.

Существует еще одна проблема, связанная с переадресацией вызова. Если вызываемый абонент занят, недоступен или не отвечает, то входящий вызов перенаправляется на какой- либо другой номер. Этот процесс в сетях GSM происходит под управлением МИТЕК, т.е. мобильного центра коммутации, который для абонента является «своими в отличие от GSM протокол ANSI-41 предусматривает применение шлюзового MSC. По этой причине все вызовы из GSM в TDMA направляются через шлюзовой маршрутизатор.

Теперь несколько слов о взаимодействии GSM и UMTS. Как уже говорилось, существующие сети GSM базируются на применении мобильного центра коммутации MSC в качестве платформы, обеспечивающей коммутацию и предоставление услуг. Внедрение же UMTS будет происходить в условиях, когда сети фиксированной связи, по крайней мере, в Европе, будут мигрировать в широкополосные сети с коммутацией пакетов на основе платформы АТМ. Это дает возможность использовать преимущества широкополосной архитектуры UMTS на базе существующих систем коммутации.

Таким образом, применение UMTS позволит устранить зависимость инфраструктуры GSM от специализированных MSC и за счет этого обеспечить быстрое внедрение мощных приложений, способных одинаково хорошо функционировать в любой сети. Проблемы переходного периода можно решить за счет использования общей транспортной среды для всех видов трафика. Такая возможность может быть реализована на базе коммутатора U-MSC (UMTS Mobile Services Switching Center), который обеспечит коммутацию трафика GSM, пакетный режим GPRS и два новых режима WCDMA FDD и UTRA TDD.

 

 

ОТРАСЛЕВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

 

 

Отрасль мобильной связи динамично развивается с начала 80-х годов в нескольких направлениях: технологическом, структурно-отраслевом, рыночно-потребительском [5].

Технологическое развитие характеризуется 10-ти летним циклом смены поколений мобильной связи: 10 — 1982-1991, 2G — 1992-2001, ЗО — 2002-2011. Структурно-отраслевые изменения описываются в терминах вертикальных и горизонтальных секторов бизнес - ландшафта отрасли, а также характеристиках производительных сил отрасли: операторов связи, поставщиков оборудования, сервис провайдеров, торговых дистрибьютеров и других игроков мобильного рынка. Рыночные и потребительские сдвиги отрасли наиболее четко проявляются в динамике абонентской базы: рост объемов рынков по видам услуг и региональным разрезам, изменения в демографических параметрах, покупательских предпочтениях и тенденциях спроса абонентов на конкретные услуги.

В настоящее время в отрасли мобильной связи происходит важнейший переход от доминирующих голосовых услуг к услугам передачи данных и мобильного Интернета. Кардинальные трансформации произойдут в ближайшие годы во всех отраслевых аспектах: будут внедрены высокоскоростные технологии (10-ти и 20-кратное повышение скорости передачи данных), десятки новых услуг и режимов обслуживания потребителей. В отрасль придут крупные компании из смежных отраслей (компьютерной, масс медиа, интернет - бизнеса, автомобильной промышленности), произойдут изменения в цепочке стоимости услуг и многие другие отраслевые сдвиги.

Российская отрасль мобильной связи сравнительно молодая (менее 10 лет), а с учетом еще малого фактора проникновения (2%) и общего экономического потенциала (2-3 млрд долл.) находится только в начале формирования своей структуры как самостоятельной отрасли народного хозяйства страны [6]. Тем не менее, развитие мобильной российской отрасли во многих аспектах уже повторяет общемировые тенденции. В последние годы усиливается доминирование технологии и услуг сетей GSM, что благоприятно сказывается на включении российской отрасли связи в общеевропейские процессы интеграции. В ряде отраслевых тенденций (расширение абонентской базы, внедрение предоплатных услуг, цифровизация аналоговых сетей) мобильная российская связь полностью следует общемировым направлениям развития. В конце 2000 г. в России достигнут важный показатель — 3 млн абонентов. Интересно отметить, что в США рубеж в 3 млн абонентов сотовой связи был преодолен в 1990 г., а 100 млн — в 2000 г. Если учесть различие в численности населения США и России, то прогноз Минсвязи России на 2010 (22,2 млн абонентов), можно оценить как достаточно осторожный и более смело прогнозировать российскую абонентскую базу на уровне 30-35 млн абонентов в 2010 г.

В 2000 г. ведущие российские операторы начали модернизацию своих сетевых инфраструктур и подготовку к внедрению режимов связи и услуг 3-ro поколения. Координация проектных и нормативно-методических разработок с марта 2000 г. проводятся Ассоциацией 3G в которую входят ведущие российские операторы.

        Мобильная российская отрасль становится все более динамичным и экономически значимым сектором общего телекоммуникационного сектора. Теперь в стратегическом плане для российских операторов связи, как мобильной, так и фиксированной, все более важной задачей является анализ общемировых тенденций развития мобильной отрасли. Во многих странах и, прежде всего, в Японии, Германии, Великобритании, США, уже происходят радикальные структурные отраслевые трансформации, а мобильная связь становится важнейшей движущей силой развития всего мирового телекоммуникационного рынка.

 

Экономика мобильных операторов

 

Операторам мобильной связи предстоит решать широкий круг проблем (36- лицензии, построение новых сетевых инфраструктур, переподготовка эксплуатационного персонала, освоение режимов связи и услуг Интернета).

Высокая стоимость оборудования для 36-сетей, разработки новых приложений, приобретения 36-лицензий неминуемо приведет к консолидации мобильной отрасли и слиянию операторских компаний. На рынке 36-услуг смогут эффективно действовать только 2-4 оператора в каждом крупном секторе рынка. В каждой стране наилучшими шансами в конкурентной борьбе будут располагать операторы, уже создавшие наибольшие абонентские базы.

Экономика мобильной связи и предпочтения потребителей способствуют развитию пакетов услуг. Мобильные операторы, установившие партнерские отношения с операторами фиксированных сетей, особенно для услуг передачи данных, будут иметь наилучшие конкурентные преимущества.

Как показывает японский опыт i-mode, кроме экономических факторов, массовое освоение новых услуг Интернета определяется также социально-культурными особенностями той или иной страны. Российским операторам необходимо тщательно изучить опыт развития рынка фиксированных Интернет-услуг в различных регионах России. Российский мобильный Интернет будет развиваться своим национальным путем с учетом социально-экономических особенностей каждого региона.

В каждой стране действует свой набор движущих факторов. Например, в США —   география районов, большие расстояния, нехватка радиоспектра, высочайший уровень конкуренции, разнообразие технологий, большой уровень проникновения мобильной связи. В Китае — огромное население, слабая телефонная сеть, быстрый рост среднего класса, неразвитость Интернета. В России — низкий уровень доходов населения, слабая телефонизация страны, громадные расстояния между регионами и низкий уровень урбанизации, растущий средний класс и высокий уровень образования населения. Бизнес-модели внедрения новых услуг, применяемые российскими операторами, будут учитывать, прежде всего, региональные факторы, среди которых важнейшими являются уровень телефонизации и платежеспособный спрос. В ближайшее время в глубинных промышленно-развитых районах России появятся «оазисы» тотальной мобилизации связи.

Сложившаяся структура сетей мобильной связи в России (около 150 региональных операторов) и малые объемы абонентских баз (менее 100 тыс. абонентов у более 90% всех операторов) неминуемо приведет к различным формам консолидации региональных операторов на рынках 36-услуг.

Тенденция консолидации отрасли мобильной связи приведет к усилению торговой (рыночной) силы операторов. Рыночная сила операторов будет возрастать пропорционально степени консолидации рынка.

 

 

Общемировые тенденции

 

Новые рыночные силы начинают воздействовать на рынок мобильной связи. В прошедший 10-летний период острая рыночная конкуренция и быстро снижающийся средний удельный доход (ARPU) камуфлировались общим высоким темпом развития отрасли (более 50% годового прироста абонентской базы). В ближайшие годы годовой рост абонентской базы значительно уменьшится и выйдет на уровень 8-12% примерно к 2007 году. Общая мировая база достигнет к 2007 г. примерно 1,4 млрд абонентов. Мобильная отрасль достигла критической точки перегиба кривой развития. Общий ландшафт бизнеса в отрасли вступает в динамичные процессы реструктуризации. Услуги мобильного Интернета через два-три года станут новым важным источником дохода мобильных операторов. Именно эти услуги, достигнув уровня 10-30 долл./месяц (на одного абонента), кардинально изменят цепочку стоимости услуг связи [7]. В новой цепочке стоимости услуг определяющую роль начнут играть провайдеры Интернета — ISP, провайдеры приложений — ASP, провайдеры контента и Интернет - порталы. Многие операторы мобильной связи начнут выполнять новые бизнес-роли - провайдеров услуг Интернета, инвесторов в совместные проекты с поставщиками контента, интеграторов услуг фиксированных и мобильных сетей. В конкуренции с другими телекоммуникационными отраслями мобильная связь будет отличаться большим разнообразием национальных, географических и демографических особенностей. Например, особенности национальной культуры уже значительно повлияли  на развитие режима i-mode в Японии. Мобильная отрасль будет динамично порождать новые секторы специальных услуг: для молодежных рынков, вертикально-отраслевых и регионально-интегрированных структур, социально-ориентированных задач (например, услуги заботы о детях, пенсионерах, инвалидах). Новые рыночные тенденции окажут сильное влияние на процессы консолидации в отрасли. Усилятся процессы слияния операторских компаний. Начнет действовать принцип  оптимального числа операторов (3-4 оператора) в данном геопромышленном регионе. В России новая административная структура верхнего уровня (7 регионов) значительно ускорит процессы консолидации и межотраслевой интеграции. Мобильная отрасль связи начнет процессы своей трансформации от вертикально -  интегрированной к горизонтально-интегрированной модели (подобно аналогичным процессам, уже прошедшим в отрасли фиксированной связи и компьютерной промышленности).

Межотраслевая интеграция

 

В отрасли мобильной связи наступает важнейший переходный этап, когда интенсивно внедряются новые высокоскоростные технологии, расширяется набор услуг и режимов обслуживания потребителей, начинается структурная перестройка отрасли (переход от вертикальной к горизонтальной интеграции бизнеса), происходят радикальные изменения в цепочке стоимостей и составе игроков мобильного бизнеса.

Подобные отраслевые трансформации полностью изменили бизнес-ландшафт в компьютерной отрасли в период с 1980 по 2000 гг. Вертикально-интегрированные компании — лидеры отрасли IBM, Sperry Univac, Burroughs, DEC — в каждом отдельном секторе рынка создавали рыночные стоимости по всей цепочке элементов: электронные компоненты, компьютерные системы, операционные системы, прикладные программы. Эпоха успешных «вертикальных» компаний завершилась к 1990 г.

           

 

Экономика мобильных технологий и приложений

 

В ближайшие годы на рынках мобильной связи и проводного Интернета еще будут действовать свои отдельные движущие силы развития технологий и приложений. Два мира (беспроводной связи и Интернета) будут развиваться по своим законам, однако со временем, через 5-7 лет, конвергенция этих двух миров произойдет по всем архитектурным уровням и технологиям, что приведет к появлению интегрированных беспроводных сетей Интернета.

В настоящее время уже появились первые компании, производящие программные и технические средства для беспроводного Интернета: софтверная фирма phone. corn (разработчик протоколов WAP), Aether, Infospace. В 2001 г. на рынок мобильного Интернета выйдут крупные силы (Siemens, Lucent, Ericsson, Nokia, Motorola и др.), которые предложат операторам интегрированные решения для многих беспроводных приложений.

На рынке поставщиков 36-технологий будет расти спрос, но в то же время условия конкуренции будут усложняться, так как лидирующие фирмы (Nortel, Cisco, Motorola, Ericsson) быстрыми темпами наращивают свой потенциал, включая опыт внедрения новых технологических решений на вертикальных и горизонтальных рынках мобильной связи.

Приложения электронного бизнеса, мобильной коммерции и беспроводных приложений (w-business) образуют новый и огромный по своему рыночному потенциалу класс корпоративных (В2В) и розничных (82C) услуг. Для выхода на эти новые рынки уже организованы специальные инвестиционные фонды и инновационные центры мобильной связи. Такие гиганты компьютерной промышленности как IBM, Intel, Compaq, Microsoft, Sun, Oracle и другие компании в ближайшие один-три года выйдут на мировые рынки мобильной связи, в том числе и на российские, с десятками новых продуктов, отвечающих всем стандартам мобильной связи (GPRS, WCDMA, Mobile IP, WAP, Bluetooth, 802.11b и др.).

Мировая отрасль мобильной связи под воздействием гигантских инвестиций со стороны компьютерных и телекоммуникационных гигантов уже в 2002 г. вступит в этап полной технологической модернизации. Этот важнейший этап в развитии мобильной связи вызовет радикальные изменения во всем парке абонентских устройств, резко ускорит внедрение новых Зб-услуг, создаст все необходимые технологические условия для появления новых приложений и видов услуг.

В 1980 г. наступил 20-ти летний период отраслевых трансформаций, когда в отрасли

появились новые лидеры, а масса новых продуктов вызвала изменения в структуре доходов многих фирм. Суммарный торговый оборот на мировом компьютерном рынке вертикальноинтегрированных компаний возрос с 48 млрд долл. в 1980 г. до 274 млрд долл. в 2000 г. Суммарный оборот горизонтально-интегрированных компаний за этот период возрос с 0 долл. до 1480 млрд. долл. Точка перегиба в кривой роста компьютерной отрасли пришлась на 1990 г., когда новые горизонтально-секторные компании (Intel, Microsoft, Sun Microsys- tems, Oracle, Compaq и др.) сначала уверенно заявили о себе на рынке как профильные лидеры, а затем поделили весь огромный компьютерный рынок на определенные секторы в горизонтальных слоях.

Компьютерная отрасль полностью трансформировала свой бизнес-ландшафт в соответствии с рис. 4.1. Лишь такие гиганты как IBM сумели выжить и найти свое место в новой структуре компьютерной промышленности.

 

 

Экономика мобильных терминалов

 

Переход к новым услугам мобильной связи станет мощным импульсом для развития специальных классов устройств: беспроводных телефонов, смартфонов, персональных органайзеров PDA, таблет-компьютеров, сетевых приборов, радиомаяков GPS и др.

Общий годовой объем производства мобильных терминалов будет возрастать и достигнет 550 млн устройств в 2007 г. Снижение цен и рост объемов производства сделает мобильные терминалы массовым потребительским товаром. Мобильные терминалы перейдут в категорию товаров бытовой электроники, что снизит издержки на сбыт и соответствующие торговые надбавки.

С развитием микроэлектронной промышленности будет продолжена тенденция снижения рыночной стоимости чипов. В результате этих тенденций резко возрастет конкуренция на рынке приборов Интернета, которую особенно подхлестнет выход на этот рынок японских и южно-корейских производителей.

Большая часть новых абонентов придет на мировой рынок из азиатских стран. Сегодняшние лидеры на рынке мобильных терминалов (Nokia, Ericsson, Motorola) начнут терять свои позиции. Эта тенденция смены лидеров производства терминалов усилится с развертыванием 36-сетей в Японии, Южной Корее и Китае. Через два-три года мировыми лидерами станут Matsushita (Panasonic), Sony, Toshiba, Flextronics, Samsung и другие азиатские производители.

Компьютерная промышленность одной из первых высокотехнологичных отраслей подтвердила на практике большие потенциальные возможности горизонтальных структур бизнеса. Компьютерные компоненты более легко интегрируются в системы или прикладные комплексы независимыми «сборщиками» или интеграторами. Этому в немалой степени способствует глубокая стандартизация межсистемных интерфейсов и протоколов взаимодействия подсистем. Успешный бизнес таких компаний как Dell и Compaq, непроизводящих каких-либо собственных важных компьютерных блоков, а осуществляющих массовую сборку компьютерных систем, продемонстрировал многие преимущества горизонтальной интеграции: специализация продуктов по рыночным секторам, оптимизация бизнес - операций по поставке комплектующих, динамичное реагирование на рыночный спрос, быстрое внедрение новых маркетинговых стратегий.

Ряд вертикально-интегрированных гигантов компьютерной промышленности (Burroughs, DEC, Univac, Cray) вообще исчезли с рынка, а другим прежним лидерам (IBM, Apple, Hewlett-Packard) пришлось значительно перестроить свои бизнес-структуры и вступить в «горизонтальные отношения» со многими узко специализированными компаниями.

Телекоммуникационные отрасли подошли к критической точке своего развития в конце 90-х годов 20-гo столетия: В отличие от компьютерной отрасли мир телекоммуникаций сегодня построен на принципах бизнес-кооперации трех категорий рыночных игроков:

— производителей сетевого оборудования (коммутаторов, базовых станций, управляющих узлов, IP-маршрутизаторов и т.п.);

— производителей мобильных терминалов (сотовых телефонов, персональных компьютеров, органайзеров и т.п.);

— операторов связи.

 

           

 

 

 

 

 

Другие игроки мобильной отрасли — системные интеграторы, поставщики оиллинговых решений, производители компьютерных систем, хотя и играют важную роль, но занимают существенно меньшие по торговому обороту рыночные ниши. Рынок оборудования связи пока еще структуризован по вертикальному принципу. Например, Ericsson и Motorola выпускают все виды оборудования мобильной связи. Однако переход к горизонтальным структурам неизбежен. Уже в феврале 2001 г. крупнейшие производители мобильных терминалов объявили о свертывании своих производственных программ.

Рынок услуг мобильной связи сегодня поделен между вертикально-интегрированными компаниями (операторами связи), которые интегрируют в своих бизнес-моделях все функциональные горизонтальные уровни:

— транспорт данных (радиоканалы, управление мобильностью, логические каналы «базовая станция-абонент»);

— сетевой и сеансовый уровни связи (коммутация каналов, установление и завершение сеансов, сигнализация, управление вызовами);

— предоставление услуг и приложения (голосовая связь, передача данных, SMS, WAP- доступ к Интернету).

Приход в отрасль новых игроков (хост-центров, Интернет-провайдеров, провайдеров услуг абонентского доступа и др.) трансформирует бизнес-операции на горизонтальные группы функций, которые разделяются между отдельными игроками рынка, причем мобильные операторы вытесняются другими поставщиками услуг, специализирующимися на отдельных классах услуг. Например, мобильные виртуальные операторы вступают в бизнес-кооперацию с операторами мобильной связи и выполняют только определенные группы. услуг, ведут маркетинг по своим тарифным планам, организуют свои веб-сайты, становятся  поставщиками оригинального контента и решают многие практические задачи привлечения абонентов, сбыта телефонов, биллинговых расчетов и т.п. Процессы трансформации мобильной отрасли (рынка оборудования, программных решений  и операторских услуг) еще только начинаются, что затрудняет выявление четких рамок горизонтальных сегментов рынка. Сегодня можно лишь в общих чертах наметить контуры пяти горизонтальных секторов, внутри козррых произойдет специализация игроков мобильного рынка и горизонтально-ориентированная конкуренция на рынках продуктов и услуг.

Консолидация мобильной отрасли

 

С 1999 г. в отрасли мобильной связи активно идут процессы внутриотраслевой и межотраслевой консолидации. На мировом рынке уже состоялось более 60 глобальных слияний и приобретений других компаний общей стоимостью более 500 млрд долл. Уход с рынка многих мелких операторов сотовой связи объясняется обычными экономическими факторами: мобильная отрасль управляется законами крупномасштабной экономики. Необходимы крупные инвестиции, чтобы снизить удельные затраты на одного абонента за счет расширения зон покрытия, приобретения более мощных коммутаторов, универсальных программных систем и высокопроизводительных компьютерных систем, больших партий сотовых телефонов и т.п.

В России в 2000 г. также усилились процессы консолидации. Лидеры отрасли (МТС, Вымпелком) и новые операторы (Мобиком, Санкт-Петербург; Sonic Duo, Москва) объявили, свои планы приобретения региональных операторов и/или соответствующих новых лицензий. По оценкам экспертов на мировом рынке в ближайшие пять лет появится 5-6 глобальных операторов. (В настоящее время только компания Vodafone действует в глобальном масштабе на мировом рынке). В самое последнее время японский оператор NTT DoCoMo активно заявил о своих глобальных планах, начав проекты запуска режима i-mode в США (совместно с AT&T) и Европе.

В США процессы консолидации идут наиболее быстро по пути создания общенациональных сотовых сетей. В этой стране первоначально лицензии выдавались в отдельных 732 торговых зонах, что привело к появлению десятков независимых операторов (подобно тому, как в России сейчас действует более 150 сотовых операторов). В ходе многочисленных слияний б компаний (Verizon, Cingular, АТТ, Sprint, Nextel и Voicestream) получили лицензии, позволяющие строить национальные сети. Выдача новых лицензий на аукционе, состоявшемся в январе 2001 г., показала, что аукционная продажа радиоспектра еще более консолидирует отрасль.

Высокая стоимость создания 3G-сетей усилит процессы консолидации. По оценке экспертов годовой объем оборудования для 3G-сетей возрастет, начиная с 2002 г., до 200 млрд. долл. Исходя из этого ясен вывод, что в отдельных странах не может (по экономическим причинам) успешно действовать более 2-4 3G-операторов. Лишь в таких мобильно- развитых странах как Великобритания и Германия на первых этапах могут появиться 5-6 операторов 36-сетей. Следовательно, и в условиях России, где лишь к 2005 году проникновение возрастет до 7-10%, не следует ожидать, что число 3G-операторов превысит в 2005- 2010 п. трех-четырех успешно работающих компаний.

 

Начало эпохи мобильного Интернета

Мобильный Интернет многими экспертами рассматривается в качестве главной движущей силы развития мобильной связи 3-го поколения. Фактически эти две отрасли услуг связи (Интернет и мобильная связь) сегодня являются самыми быстро развивающимися секторами мировой экономики. Поэтому естественно предполагать, что интеграция мобильной связи и Интернета даст новые эффекты динамичного роста абонентской базы, появления новых видов услуг связи и мультимедийной информации. По прогнозам Forrester Research в 2005 г. пользователи Интернета будут 21% своего онлайнового времени использовать в различных режимах мобильного Интернета. Другой прогноз на 2005 г. компании Williams Communications дает оценку структуры онлайнового времени по видам устройств связи/доступа к Интернету:

 

 

Прогнозы других консалтинговых фирм также характеризуют высокий уровень развития мобильного Интернета в 2005г.:

 по меньшей мере 40% всех транзакций электронной коммерции В2В (business-to- business) будут выполняться на мобильных терминалах (Gartner Group);

 67% всех сотовых телефонов будут иметь встроенные средства мобильной связи с Интернетом (Ovum);

 мобильная коммерция вырастет в своем объеме до 25% оборота всей электронной коммерции (Yankee Group).

            В 2000 г. лидерство в области массовых услуг мобильного Интернета твердо удерживал японский оператор NTT DoCoMo. Режим i-mode был внедрен в начале 1999 на базе действующей сотовой 2G-сети. Темпы развития абонентской базы (февраль 1999 — 0 абонентов; апрель 1999 — 100 тыс.; октябрь 1999 — 2,2 млн.; февраль 2000 — 4,5 млн.; август 2000— 11 млн.; февраль 2001 — 18 млн.) превысили все самые смелые прогнозы. Очень важным стало то обстоятельство, что доля новых абонентов DoCoMo на японском мобильном рынке выросла с 60% до 83,8% благодаря i-mode в июле 2000. Средний месячный трафик абонента вырос с 164 минут в 1999 г. до 177 в 2000 г. Отток абонентов (churn) уменьшился с 1,75% в марте 1999 до 1,61% в марте 2000. Японский опыт i-тоде показателен во многих аспектах, так как новая сетевая инфраструктура развернута при относительно небольших дополнительных затратах на базе действующей 2G-сети, оборудования пакетной радиосвязи 9,6 Кбит/с и стандартных веб-сайтов и протоколов Интернета. Этот опыт особенно интересен с точки зрения массового и очень быстрого восприятия потребителями новых привычек «быть всегда и везде в мобильном онлайне». Режим i-mode был выведен на рынок с максимальной операторской заботой о потребителях: — сотовые телефоны i-mode с цветными дисплеями оказались достаточно простыми,  удобными и недорогими устройствами; — дешевые тарифы связи и низкие цены на информационные услуги привлекли миллионы новых абонентов, а для опытных сотовых абонентов показатель ARPU возрос в среднем на 4 долл./мес. В Интернете появилось более 1000 официальных сайтов, лицензированных DoCoMo, и десятки тысяч неофициальных веб-сайтов. Особенно удобным для массовых пользователей стал режим постоянного Интернет- доступа, когда различные звуковые сигналы информируют абонентов о поступлении новостей, электронных письмах, важных городских событиях или чрезвычайных ситуациях. На удивление многих экспертов мобильные развлечения (игры, комиксы, веселые картинки и  т.п.) оказались самыми популярными приложениями. Успехи i-mode на массовом рынке часто объясняют особенностями японской культуры, в частности тем, что жители 20-ти миллионного Токио тратят каждый день полтора часа на дорогу на работу, что в отличие от автолюбителей-американцев побуждает их заполнять это время онлайновыми разговорами, новостями или просмотром бюллетеней книжных новинок. Опыт i-mode очень важен для всей мобильной отрасли, так как Япония планирует одной из первых стран в мире развернуть национальные 3G-сети в 2001-2003 гг.

Для России опыт i-mode особенно интересен тем, что социально-культурные факторы двух стран имеют много общего в плане использования абонентами своего свободного времени. Отметим такие общие черты как социальная активность, развитые групповые формы общения и досуга, большая доля ежедневного времени, проводимого в общественном  транспорте, интерес к спортивным событиям, новинкам кино и театра, высокая концентрация молодежи в крупных городах и т.п. Можно с уверенностью прогнозировать, что дешевый сотовый телефон с режимом i-mode в России быстро приобретет абонентскую базу в 1- 2 млн. человек. В российском Интернете уже сегодня тысячи веб-сайтов готовы бесплатно предоставлять разнообразную новостную и деловую информацию.

Японский опыт mode поучителен и тем, что оператор DoCoMo обеспечивает абонентам i-mode доступ к любым веб-сайтам, а не только к сайтам, адаптированным к протоколу WAP. Развитие мобильного Интернета по пути WAP-технологий критикуется в последнее время со многих точек зрения, и поэтому российским операторам стоит серьезно рассмотреть японскую бизнес-модель i-mode как основу стратегии быстрого развития мобильного Интернета в массовом секторе услуг электронной почты, Интернет-пейджинга и справочно- информационных веб-услуг.

В целом все аналитики дают очень оптимистичные оценки будущего мобильной отрасли. К 2010 г. мировая абонентская база превысит 1,5 млрд., а общий парк мобильных теле- фонов превзойдет по своему количеству число фиксированных телефонов в мире. Абоненты мобильного Интернета также превысят по общему количеству пользователей проводных (телефонных, кабельных) линий доступа к Интернету. Мобильная связь уже сегодня на уровне 2G-сетей начнет осваивать новые услуги и соответствующие секторы рынка: мобильная коммерция, услуги локализации, вызов экстренной помощи, телемедицина и др.

На мировом рынке в 2001 г. произойдут важные структурные изменения: слияние и консолидация операторов, интеграция служб мобильной и фиксированной связи, интернационализация рынков, появление новых мощных игроков из других отраслей компьютерного и масс-медиа бизнеса.

Мобильная отрасль по своей капитализации и рыночной силе становится одной из главных движущих сил промышленно-технологического прогресса в 21-м веке. Экономика мобильной отрасли начинает развиваться по своим отраслевым законам. Российская отрасль мобильной связи по ряду важнейших экономических показателей становится одним из лидеров национального телекоммуникационного бизнеса.

Значительно возрастет и социальная роль мобильной связи, причем в каждом возрастном сегменте и каждом секторе услуг мобильная связь будет способна предложить массовым потребителям уникальные и адаптируемые к персональным потребностям жизненно важные услуги. Во многих странах масштаб и качество услуг мобильной связи, действительно, станут после 2010 года решающими факторами общественной жизни и социального благосостояния миллионов людей. В России общегосударственная проблема телефонизации всей страны к 2010 году может быть в значительной мере решена за счет мобильной связи и интеграции фиксированных и беспроводных линий абонентского доступа.

           

ЭВОЛЮЦИЯ СЕТЕЙ CSM

Принципы эволюции сетей CSNI

 

Переход с технологии GSM на технологии 3-го поколения не будет совершен одним большим скачком. Добавление технологии GPRS — это ступенька на пути к полномасштабным возможностям систем 3-го поколения, и планы перехода на GPRS у большинства операторов уже есть. Ключевой вопрос для операторов, желающих перейти на GPRS, а затем и на UMTS, состоит в том, как достичь обеих этих целей с наименьшими затратами, сохранив инвестиции в существующие инфраструктуры и обеспечив плавность перехода к технологиям и услугам будущего.

Феноменальный рост объема мобильных услуг до сих пор касался в основном речевого обмена. Сегодня на передачу данных приходится всего 1% трафика мобильных сетей. Однако с появлением технологий 3-ro поколения — вначале в форме передачи пакетных данных в сегодняшних цифровых мобильных сетях с использованием технологии GPRS и усовершенствованного метода радиомодуляции EDGE (технология «поколения 2,5»), а затем и с использованием всех возможностей систем 3-го поколения, обеспечиваемых такими новыми широкополосными беспроводными системами как UMTS, — объем передачи данных будет существенно расти.

Для использования технологии GPRS необходимо построить базовую сетевую инфраструктуру обслуживания трафика высокоскоростной передачи данных. Поэтому главный вопрос для нынешних операторов состоит в том, как лучше всего одновременно обслуживать и сегодняшний трафик с коммутацией каналов, включая систему высокоскоростной передачи данных в режиме коммутации каналов (High Speed Circuit Switched Data, HSCSD), и новый трафик пакетных данных, сохранив при этом инвестиции в прежнюю сетевую инфраструктуру и обеспечив надежность и высокое качество речевых мобильных услуг.

Добавление технологии GPRS к сети GSM дает два основных результата: пакетизацию радиоинтерфейса и добавление базовой инфраструктуры с коммутацией пакетов. Базовая инфраструктура GPRS содержит два основных вида коммутирующих и маршрутных элементов: обслуживающие узлы поддержки GPRS (SGSN) и шлюзовые узлы поддержки GPRS (GGSN). В логическом отношении новая сеть воспроизводит существующую GSM- сеть, причем SGSN и GGSN выполняют для трафика данных те же функции, которые для речевого трафика выполняют обслуживающие и шлюзовые центры коммутации мобильной  связи (MSC). Трафик данных будет передаваться по существующей инфраструктуре от базовых приемопередающих станций (BTS) к контроллерам базовых станций (BSC) в GSM-сети, а оттуда ответвляться к сети передачи данных (GGSN). Таким образом, влияние GPRS на инфраструктуру доступа к GSM-сетям будет ограниченным. Большинство операторов существующих GSM-сетей непрерывно расширяет свои сети, . увеличивая их емкость и зону покрытия. Это касается как радиосети, так и базовой инфраструктуры, требуя создания дополнительных MSC для обслуживания возрастающего трафика.

            GSM-сети строились с целью возможно более быстрого покрытия значительных территорий. Этот подход «построй большую сеть, а абонент придет» требовал значительных первоначальных инвестиций, а доходы начинали поступать лишь позднее. Однако в условиях сегодняшней острой конкуренции такая модель бизнеса неприменима. Напротив, для успеха при переходе на технологии 3-го поколения важно поддерживать уровень инвестиций в соответствии с доходами от услуг.

Здесь требуется эволюционный подход «инвестируй по мере роста», позволяющий GSM-операторам начать консолидацию трафиков речи и данных в единую базовую сетевую инфраструктуру пакетных данных. Это позволит создать экономичный тандемный уровень, на котором реализуются межсетевые соединения узлов двух сетей — с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов.

Кроме обслуживания трафика GPRS-данных, это решение позволит со временем перевести речевой трафик (с коммутацией каналов) на базовую пакетную инфраструктуру таким образом, чтобы сохранить инвестиции в существующую базовую инфраструктуру с временным мультиплексированием.

В будущем переход на сетевую архитектуру, «нацеленную на данные», позволит осуществлять межсетевые соединения между любыми типами коммутаторов (MSC и SGSN) и полностью реализовать архитектуру интеллектуальной сети (Intellectual Network) с разделением двух базовых процессов: создание услуг (осуществляемое серверными узлами) и доступ к услугам и передача (осуществляемые пакетно-сотовой инфраструктурой).

В новой архитектуре, «нацеленной на данные», имеются два ключевых элемента. Первый — это многопротокольный коммутатор/маршрутизатор, способный одновременно обслуживать на одном и том же узле как асинхронный режим передачи (АТМ), так и протокол IP. Это позволяет операторам строить единую сеть, оптимизированную для протокола IP и при этом способную передавать речевой GSM-трафик без ухудшения качества передачи.

Второй ключевой элемент — тандемный коммутатор следующего поколения, образованный шлюзами, специализированными по типам сред передачи и распределенными в сети, и подсистемой управления вызовами, что позволяет перевести существующий GSM-трафик с режима временного мультиплексирования в пакетно-сотовый режим. Это дает операторам возможность вначале развернуть услуги 3-го поколения в виде «островков» в отдельных частях своих сет

ей, причем сделать это без больших затрат и обеспечить при этом масштабируемость, необходимую для удовлетворения растущего спроса на сегодняшние и будущие услуги.

Мультипротокольная базовая инфраструктура сети уже позволяет операторам пользоваться преимуществами объединения GSM- и GPRS-услуг. В то же время эта инфраструктура готова для развертывания систем 3-го поколения и позволяет использовать все возможности этих систем. Это значит, что для полного перехода на технологии 3-го поколения необходимо добавить новую широкополосную сеть радиодоступа. Однако при реализации этих широкополосных (до 2 Мбит/с) мультимедийных услуг большое влияние на трафик окажет радиосеть UMTS.

Создание мультисервисной базовой инфраструктуры позволит обслуживать большой объем трафика услуг 3-ro поколения и осуществить конвергенцию сегодняшнего GSM- трафика с временным мультиплексированием и будущего GPRS/UMTS-трафика данных в одной и той же транспортной сотовой сети. Это обеспечит оптимальную экономичность и гибкость на всех этапах перехода к технологиям 3-го поколения.

Для операторов сетей GSM стратегическим направлением эволюции является переход к UMTS. Возможность поэтапного развития функциональных режимов GSM — ключевое условие разработки UMTS как общеевропейской платформы 3G-сетей [8].

            Универсальная мобильная телекоммуникационная система (UMTS) с 1996 г. разрабатывается Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI) как следующий

важный этап развития технологии GSM. В 1999-2000 г. ETSI выпускает ряд базовых архитектурных спецификаций, определяющих эволюцию технологии GSM в направлении к 3G- сетям, отвечающим требованиям UMTS.

Развитие стандартов GSM идет по нескольким взаимосвязанным направлениям:

— интеграция с другими сетями радиосвязи — БЕСТ, DCS1800, PSC1900 — и сетями доступа к Интернету/Интранету;

— внедрение новых технологий GPRS, обеспечивающих построение сетей с коммутацией пакетов типа Х.25, IP и АТМ;

— интеграция с фиксированными сетями связи — ТРОП и ISDN;

— развитие различных сервисных функций (биллинг; новые 3-х вольтные технологии SIM; подключение факс-терминалов, модемов; процедуры защиты связи и т.п.);

— включение в архитектуру GSM новых протоколов и прикладных служб, отвечающих требованиям систем 3-го поколения.

В Табл. 5.1 дан перечень новых спецификаций, разрабатываемых в ETSI с целью по- этапной эволюции стандартов GSM+ к 3-му поколению (UMTS).

 

 

 

 

Эволюция GSM в направлении UMTS обеспечивается новой мультиканальной технологией TDMA (спецификация EDGE), на базе которой планируется реализовать высокоскоростные транспортные протоколы типа АТМ и ТСР/IP. Новые радиопротоколы EDGE и GPRS надстраиваются над стандартной схемой радио- доступа ТОМА. Однако физический уровень TDMA значительно усовершенствуется: в радиоканале полоса несущей расширяется до 200 Кгц; вводится новый метод модуляции, обеспечивающий' передачу в одном слоте со скоростью 62 Кбит/с; общая производительность сети на базе EDGE-технологии в условиях локальной сети радиодоступа достигает 520 Кбит/с.

Служба пакетной передачи GPRS реализует в радиосети GSM логические каналы, механизмы установления/разъединения виртуальных каналов и протокольных услуг для поддержки транспортных протоколов сетей коммутации пакетов типа Х.25 и IP. Абонент мобильной сети, используя GPRS, может через сеть Х.25 или IP подключиться к удаленному веб-серверу для решения разнообразных прикладных задач. Инфраструктура действующей GSM-сети остается при этом неизменной, однако дополнительно вводятся узлы пакетной коммутации (коммутаторы радиопакетов).

В настоящее время развитие UMTS координируется ЕТЫ и другими национальными институтами стандартизации (АИВ/ТТС, Япония; ANSI/Т-l, США; ТТА, Южная Корея, CWTS, Китай) в рамках международного проекта ЗGPP (ЗG Partnership Project). В декабре 1999 г. были выпущены спецификации UMTS Release'99, определяющие новые ЗG- технологии сетей GSM. В следующих спецификациях Release'00 проекта ЗGPP аналогичные предложения по новым стандартам приняты для развития технологий IS-95 (на базе TD-CDMA и EDGE). В новых спецификациях UMTS, которые будут подготовлены в 2001 г., устанавливаются межсетевые интерфейсы и общие протоколы радиообмена для сетей UMTS и CDMA2000.

Так проектные разработки ЗGPP становятся основным источником новых стандартов сетей 3-го поколения, на базе которых в настоящее время готовятся международные стандарты мобильной связи ITU и ETSI. Информация о разработках ЗGPP доступна на сайте www.3gpp.org.

 

Эволюция протоколов GSIVI и UIVITS

На рис. 5.1 показана общая логика развития технологических фаз GSM и UMTS [9].

1-я фаза UMTS (1999-2003) определяется спецификациями набора документов Re- lease'99. В этой фазе UMTS включает три основные компоненты: GSM Фаза 2+, Базовые сети UMTS, режимы GPRS и CAMEL. Операторы мобильной связи, внедряющие UMTS в 1-й фазе, могут использовать более эффективные услуги базового GSM, новые услуги (напри- мер, VHE, мобильный Интернет и др.). При этом операторы используют уже построенную сетевую инфраструктуру (с рядом расширений) и значительно уменьшают свои инвестиционные риски.

В 1-й фазе UMTS определяется ряд принципиально новых протоколов и интерфейсов ' мобильной связи:

— новая сеть радиодоступа UTRAN (UMTS terrestrial radio access network);

— интерфейс Iu подключения радиосети UMTS к базовой сети CN (core network) GSM Фаза 2+;

— интерфейс Iu-PS между контроллером

радиосети (RNC) UMTS и подсетью коммутации пакетов базовой сети CN GSM Фаза 2+;

— интерфейс Iu-CS между контроллером RNC и подсетью коммутации каналов CN GSM Фаза 2+.

Мобильные терминалы типа «обычные GSM» подключаются к сети UMTS/GSM через

новый радиоинтерфейс Uu, который обеспечивает высокоскорострую передачу данных (до 2 Мбит/с). Вне зоны действия базовых станций UMTS двухрежимные терминалы UMTS/GSM подключаются к сети в обычном скоростном режиме через интерфейс Um.

           

 

Максимальные скорости передачи данных определяются техническими параметрами протокола радиосвязи (рис. 5.2):

— 115 Кбит/с в режиме коммутации каналов HSCSD; — 171 Кбит/с в режиме коммутации пакетов GPRS; — 553 Кбит/с для протокола радиосвязи EDGE.

Режим хендовера поддерживается между сетями UMTS и GSM, а также между UMTS и другими 3G-сетями (например, сетью МС-CDMA).

Сетевая инфраструктура, определяемая в спецификациях UMTS Release'99, включает , три категории элементов:

— элементы базовой сети GSM Фаза 1/2: узлы коммутации мобильной связи MSC, визитный регистр положения VLR, домашний регистр положения HLR, центр аутентификации АС, регистр идентификации оборудования EIR;

— элементы расширения GSM Фаза 2+: сетевые узлы GPRS (узел поддержки обслуживания SGSN и узел поддержки шлюза GGSN);

— среда услуг CAMEL (CSE — CAMEL service environment); — сетевые узлы и специальные расширения UTRAN.

Общая концепция UMTS Фаза 1 базируется на принципе поддержки сетевых инфра- структур всех фаз GSM: GSM 1, GSM 2 и GSM 2+. В состав этих инфраструктур входят подсистемы BSS (подсистема базовых станций), NSS (подсистема сетевых и коммутационных узлов) и OSS (подсистема управляющих узлов). В состав BSS входят функциональные элементы: контроллеры базовых станций (BSC), приемопередатчики базовых станций (BTS) и адаптеры транскодирования и согласования скоростей передачи (TRAU). В сетевой и коммутационной подсистеме действуют: MSC, VLR, HLR, EIR и АС. В состав управляю- щей подсистемы OSS входят операционные центры ОМС и центры административного управления OAM. Общая сетевая структура UMTS Фаза 1 показана на рис. 5.3.

 

 

            Сеть UMTS отличается от GSM Фаза 2+ прежде всего по своим радиоканалам: новые протоколы радиосвязи WCDMA вместо TDMA. Поэтому в инфраструктуре сети мобильной связи UMTS появляется новая базовая сеть UTRAN (сеть радиодоступа UMTS). Сеть UT- RAN может быть построена на основе базовой сети GSM 2+ путем относительно небольших модификаций:

— реализация функций транскодера (ТС) для речевой компрессии в базовой сети GSM 2+; — реализация межсетевых функций IWF с целью преобразования протоколов радиосвязи GSM-UTRAN или интерфейсов между А и 1п-CS; — построение новой сети радиодоступа UTRAN (сетевых узлов В, контроллеров RNC и отдельных систем радиосетей RNS (каждая RNS управляется своим контроллером RNC).

Стандартные узлы сети GSM-MSC, БОЯМ и HLR — должны быть расширены и войти в

состав новой базовой сети UTRAN. Однако Узлы В и RNC, а также мобильные терминалы должны быть приобретены оператором у поставщика оборудования и соответствовать новым спецификациям UMTS. Фактически контроллеры радиосетей RNC должны заменить контроллеры базовых станций GSM, а Узел В должен выполнять функции подсистемы BTS.

При реализации UMTS Фаза 1 действующее оборудование GSM и GPRS модифицируется таким образом, что:

— обеспечивается поддержка действующих интерфейсов А, Gb и Abis сети GSM; — реализуются новые интерфейсы: Iu, Iub (между узлом В и RNC) и Iur (между двумя RNC).

 

 

Эволюция доступа к Интернету [10]

 

Сегодня для доступа к магистрали Интернета используется соединение с PSTN/Интернет - шлюзом (РБТМЛп1егпе1 Gateway, PIG), предоставляемое поставщиком услуг Интернета (ISP), как показано на рис. 5.5. Для осуществления такого доступа необходимы модемы речевого диапазона (например, V.90 со скоростью передачи 90 Кбит/с), использующие для передачи и подключения шлюза ISP (с пулом речевых модемов) к магистрали Интернета обычную телефонную линию. Такая схема обеспечивает доступ к Интернету «по требованию», т.е. пользователь набирает номер доступа к ISP и канал передачи данных сохраняется в течение всего сеанса связи с Интернетом независимо от того, ведется ли передача пакетов или нет. Поддержка мобильности терминалов обеспечивается использованием других точек доступа к Интернету и, возможно, других номеров доступа. В этой схеме домашние Веб - страницы, чтобы они были доступными другим Веб-браузерам, должны храниться в пространстве, предоставленном поставщиком услуг Интернета.

 

Первым шагом эволюции является обеспечение постоянного широкополосного доступа, при котором терминал всегда остается соединенным с магистралью Интернета, как показано на рис. 5.6, независимо от того, требуется ли передача пакетов. Мобильность терминалов в такой схеме едва ли будет поддерживаться, так как она несовместима с постоянством доступа.

 

 

Домашние Веб-страницы при этом могут храниться как в пространстве, предоставленном поставщиком услуг Интернета, так и на терминале пользователя. Для постоянного широкополосного доступа необходимы: — высокоскоростной модем (например, хОЯ.) для передачи трафика и сигнализации по проводным линиям; — средства передачи и маршрутизации сети пакетной связи и — шлюз ISP к магистрали Интернета. Следующий шаг — добавление мобильности к постоянному широкополосному доступу. (Рис. 5.7). Схема, показанная на рис. 5.7, поддерживает постоянный доступ мобильного терминала (МТ) к Интернету, если МТ находится в пределах радиодоступа, обеспечивая постоянное соединение МТ с магистралью Интернета независимо от того, требуется ли передача пакетов. Процедуры определения местоположения терминала и удостоверения личности пользователя, необходимые для обеспечения мобильности терминала, поддерживаются  независимым от соединений механизмом обмена сигналами с сервером обслуживания мобильности. Интерфейс между домашним сервером и сервером обслуживания мобильности. Может быть таким же, как интерфейс между HLR и VLR в системах UMTS. Домашние Веб - страницы, чтобы они были доступными другим веб-браузерам, должны храниться в пространстве, предоставленном поставщиком услуг Интернета. Для реализации такой схемы  необходимы следующие сетевые компоненты: — широкополосная базовая станция (например, UMTS, Bluetooth, ПЕСТ или локальная беспроводная сеть); — высокоскоростной модем (например, xDSL) для передачи и сигнализации по проводным линиям и — поддержка мобильности с помощью домашнего сервера и сервера обслуживания мобильности.

Введение базовой сети UMTS (рис. 5.8) делает ненужной базовую сеть с коммутацией; каналов для обслуживания какого-либо трафика с терминала. В таком случае необходимыми сетевыми компонентами являются:

— широкополосная базовая станция (например, UMTS, Bluetooth, ПЕСТ или локальная беспроводная сеть);

— высокоскоростной модем (например, xDSL) для передачи и сигнализации по проводным линиям и

— базовая сеть UMTS.

 

Эволюция ISD\PSTN в направлении к UMTS

 

В новой парадигме проводной и беспроводной методы доступа являются лишь разными способами доступа к одним и тем же услугам. Как же можно превратить фиксированную сеть в мобильную сеть будущего? Прежде всего, нужно ввести xDSL-модемы, чтобы увеличить пропускную способность проводной местной линии связи и тем самым довести ширину полосы до нескольких мегабит в секунду. Затем можно добавить к пользовательскому сайту UMTS- или иную Iu-совместимую базовую станцию, чтобы обеспечить беспроводной доступ к мобильным услугам 3-го поколения. В Iu-интерфейс можно ввести блок межсетевого обмена (InterWorking Unit, IWU), чтобы распределить трафик между существующими сетями с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов (рис. 5.9). Это подобно разделению трафиков между GSM-сетью с коммутацией линий и GPRS-сетью. Прямое соединение с базовой сетью UMTS интегрирует трафик с коммутацией каналов и пакетный трафик (рис. 5.10).

Базовая сеть UMYS

 

 

С начала 2000 г. ЗОРР ведет разработку версии 2000 спецификаций UMTS. К концу 2000 года эта работа была в основном завершена. В новые спецификации включаются большее число функций и независящая от транспортного протокола поддержка UMTS с дополнительным вариантом «полностью IP-режим». Ниже перечислены некоторые архитектурные принципы версии 2000.

Независимость от транспортного протокола (для управления каналами передачи более чем с одним протоколом): Базовая архитектура ОЯМЛЗМТ8 не зависит от используемого транспортного протокола (STM, АТМ., IP и др.). Более того, операторы имеют возможность использовать как одну транспортную технологию, так и любые сочетания нескольких технологий.

Стандартизованные альтернативы для транспортных механизмов: Альтернативы для механизмов транспорта сигналов (например, SS7 и SIGTRAN) управления, соединениями и каналами передачи, а также альтернативы для транспорта пользовательского уровня должны быть стандартизованы.

Разделение функций сети: Вариант «полностью IP-режим» базовой архитектуры 6ВМЛЗМТ8 будет определен через отдельные функции и четкие интерфейсы, чтобы можно было разделить транспорт и обмен сигналами. Цель этого состоит в том, чтобы разделить управления соединениями и сеансами связи, мобильностью и услугами. Это предоставит операторам возможность внедрять, масштабировать и модернизировать функции своих сетей модульным образом, обеспечивая этим гибкость и масштабируемость реализаций сетей.

Гибкое размещение функций обслуживания трафика: Базовая архитектура GSM\UMTS позволит операторам размещать функции обслуживания трафика в наиболее удобных и экономически выгодных частях сети.

Использование протоколов Интернета: Там где это будет оправдано, в базовой архитектуре GSM/UMTS будут использоваться существующие и новые протоколы Интернета (например, для поддержки мультимедийных услуг, обеспечения операционной совместимости с фиксированными или мобильными сетями следующего поколения), а также контроллеры мультимедийных шлюзов.

Поддержка мобильных различных устройств: Базовая архитектура GSM\UMTS  будет поддерживать широкий круг различных типов терминалов (простые речевые терминалы, мультимедийные терминалы, персональные цифровые секретари, портативные компьютеры и др.). При этом следует отметить, что не все типы терминалов будут способны поддерживать сквозную IP-связь.

Независимость от технологии доступа: Базовая архитектура GSM/UMTS будет спроектирована так, чтобы единая базовая сеть могла использоваться с различными технологиями проводного и беспроводного доступа (например, xDSL, кабельными и локальными беспроводными сетями, цифровым широковещанием и всеми технологиями радиодоступа IMT-2000).

Поддержка роуминга по сетям 2-го и 3-го поколений: Базовая архитектура GSM/UMTS будет спроектирована так, чтобы облегчить роуминг между сетями различных типов.

Поддержка требований, предъявляемых услугами: Базовая архитектура GSM/UMTS будет содержать механизмы, которые позволят операторам и третьим сторонам быстро разрабатывать и внедрять услуги, а пользователям — кастомизировать свои профили в отношении услуг.

Поддержка требований регламентирующих органов: Базовая архитектура GSM/UMTS  будет включать в себя функции поддержки требований регламентирующих органов, как-то: законное подслушивание, переносимость номеров и другие региональные требования ко всем типам терминалов и всем типам связи (с коммутацией линий и коммутацией пакетов).

Спецификации должны обеспечивать поддержку как домена с коммутацией каналов, так и домена с коммутацией пакетов: Ввиду смешанного характера трафика, обусловленного набором услуг 3-го поколения, и необходимости обеспечить гибкий путь перехода требуется разделение доменов с коммутацией линий и коммутацией пакетов. Для каждого домена необходимы собственные трафик сигнализации, коммутация и маршрутизация.

Разделение сетевых функций и функций радиодоступа: Одна и та же сеть должны поддерживать различные виды доступа, а технологии доступа могут развиваться и дальше. Поэтому такие сетевые функции, как управление соединениями, управление услугами и др., должны быть отделены от функций доступа и в идеале не должны зависеть от выбора способа доступа. Это значит, что одна и та же базовая сеть должна быть способна взаимодействовать с различными сетями радиодоступа.

Для отделения управления соединениями от управления каналами переноса можно использовать управляющую систему Bearer Independent Call Control (BICC). В этом случае узкополосные сигналы (протоколов ISUP, МАР и INAP) могут, в принципе, передаваться через MPLS.

Переход от существующих сетей с коммутацией каналов к сетям с коммутацией пакетов без установления соединений можно осуществить путем введения шлюзов. Шлюзы выполняют все функции межсетевого обмена, осуществляя преобразование информации между VoIP-сетями с коммутацией пакетов и сетями с коммутацией линий. Входной шлюз может кодировать речь, преобразуя ее в последовательность сжатых речевых кадров, преобразовывать эти кадры в пакеты протокола реального времени (Real Типе Protocol, SIP) и пересылать их через базовую сеть. В состав такого шлюза входят:

— Медиа-шлюз (Media Gateway, MG), который преобразует мультимедийные потоки данных из формата коммутации каналов в формат коммутации пакетов.

— Контроллер медиа-шлюза, MGC (агент управления соединениями), который управляет соединениями в сети с коммутацией пакетов. В некоторых конфигурациях в него включены функции сигнального шлюза.

— Шлюз сигнализации, который служит интерфейсом к сети с коммутацией линий с сигнализацией SS7.

Для обеспечения связи между MGC и медиа-шлюзами можно использовать протокол управления соединениями медиа-шлюзов (Media Gateway Call Control Protocol, MGCC). Сегодня в качестве МиСС стандартизованы протоколы MGCP, SGCP, MEGAC

O и Н.248. Успех UMTS будет зависеть от легкости обеспечения услугами. Технология IP предоставляет гибкую среду создания услуг и позволяет быстро внедрять совершенно новые мультимедийные услуги. Такие новые технологии, как высокоскоростная цифровая абонентская линия (xDSL), позволяют передавать данные по местным проводным линиям со скоростью, соответствующей скорости передачи в системах UMTS, и обеспечивают проводной доступ к мобильным услугам 3-го поколения. В отношении конвергентных услуг для мобильных сетей 3-го поколения главной задачей является обеспечение проводного и беспроводного доступа к перспективным мобильным услугам 3-го поколения. Существуют возможности модернизации фиксированной сети для обеспечения беспроводного доступа к беспроводным услугам 3-го поколения и различные технологии радиодоступа, в том числе UMTS, Bluetooth, BRAIN, БЕСТ и WLAN (локальные беспроводные сети). Для пользователей важно то, что доступ к одним и тем же услугам обеспечивают различные среды доступа. Использование комбинированного проводного и беспроводного доступа к мобильным услугам 3-го поколения открывает несколько преимуществ. Для операторов это уменьшает спрос на сотовые инфраструктуры и позволяет использовать существующее оборудование местных линий. Пользователям такой доступ предоставляет выделенные высокоскоростные линии связи, потенциально способные обеспечить более высокие скорости передачи, чем сотовый доступ.