La transmission d'informations par radio a une très longue histoire : elle a commencé au 19e siècle. Cette technologie s'est développée de manière particulièrement intensive au cours des 30 dernières années. L'article traite du développement progressif des réseaux cellulaires.

1G

Les systèmes de première génération (1G, 1981) étaient analogiques, mis en œuvre sur des réseaux assez fiables, mais avec une capacité limitée à offrir des services aux abonnés. De plus, ils n'autorisaient pas l'itinérance entre les réseaux, c'est-à-dire les abonnés possédant une seule carte SIM ne pouvaient pas recevoir de services sur les réseaux de différents opérateurs. Les systèmes de première génération comprennent : AMPS et NMT, qui ont ensuite été presque entièrement remplacés par la norme GSM. Inconvénients - manque de sécurité (la chaîne était facile à écouter), difficultés de roaming, faible capacité, longue portée (environ 30 km), ce qui dans une métropole est un inconvénient qui rend difficile la réutilisation des fréquences.

2G

Les systèmes de communication mobile de deuxième génération (2G, 1991) sont numériques. Ils ont apporté des avantages significatifs en termes d’offre aux abonnés de services, de capacités et de qualité améliorés. Le standard le plus répandu de cette génération est le GSM (à l'origine Groupe Special Mobile, rebaptisé plus tard Global System for Mobile Communications - « système global de communications mobiles »). Le besoin croissant d'accès Internet sans fil a conduit au développement du système 2G. C'est ainsi qu'est apparu un système appelé 2.5G (2000). Un exemple de technologie 2,5G est le GPRS (General Packet Radio Services) - une technologie standardisée de transmission de données par paquets qui permet l'utilisation d'un terminal de communication mobile pour accéder à Internet. Plus tard, la technologie EDGE (Enhanced Data rate for GSM Evolution) a été introduite, ce qui a permis d'augmenter le taux de transfert de données à des centaines de kilobits par seconde. Un autre service introduit dans cette norme est le SMS (short message service).

Les normes 2G sont fondamentales pour la construction de systèmes de communication mobile depuis de nombreuses années. C'est le GSM qui a donné une impulsion majeure à l'émergence des réseaux cellulaires dans le monde. Cependant, au fil du temps, la gamme de services que pouvaient offrir les normes 2G s'est avérée insuffisante. De plus, les technologies de transmission de données utilisées dans cette norme ne satisfont plus les utilisateurs du réseau en termes de débit.

3G

Les facteurs énumérés ci-dessus ont conduit à l'émergence de systèmes de troisième génération (3G, 1999), qui permettent la communication, l'échange d'informations et la fourniture de divers services de divertissement axés sur un terminal sans fil. Le développement de tels services a déjà commencé pour les systèmes 2G, mais pour prendre en charge ces services, le système doit avoir une capacité et un débit radio élevés, ainsi qu'une compatibilité entre les systèmes pour fournir un accès transparent dans le monde entier. Un exemple de système 3G est l'UMTS (Universal Mobile Telecommunications System - " système universel communications mobiles"). Cette norme permet de fournir aux abonnés des taux de transfert de données allant jusqu'à 2 Mbit/s. La technologie HSDPA (3,5G) offre des vitesses allant jusqu'à 14 Mbit/s. Ainsi, les utilisateurs du réseau peuvent bénéficier d'une large gamme de services multimédia (vidéo de haute qualité, jeux, téléchargement de fichiers volumineux). Cependant, même ce taux de transfert de données ne satisfera les besoins de l'utilisateur du réseau que dans certaines limites. À cet égard, le développement d'une norme de quatrième génération a commencé, qui supprimera la limite supérieure pour longtemps. La figure 1 montre les vitesses maximales pour différentes technologies cellulaires GSM.

Ainsi, en moins de 30 ans, la technologie des communications cellulaires a parcouru un long chemin. Désormais, l'abonné ne se sent plus lié géographiquement et peut bénéficier de services de télécommunications de haute qualité où qu'il se trouve. Il y a eu un changement dans l'idée de base, un passage des réseaux vocaux aux réseaux de données, et la voix n'est devenue qu'un des services du réseau de données.

Au cours des cinq prochaines années, la mise en œuvre du concept « Internet des services » peut transformer le marché des services M2M (Machine-to-Machine, communication machine-to-machine) d'un marché secondaire pour les opérateurs de télécommunications en un marché clé. , tout comme le marché des services vocaux leur est désormais réservé.

Le marché M2M aujourd'hui

Le marché M2M désigne actuellement principalement le marché des appareils mobiles sans fil équipés de cartes SIM et conçus pour transmettre des informations de télémétrie sans intervention humaine.

Selon les estimations de Berg Insight, le nombre de connexions M2M sans fil dans le monde a dépassé les 200 millions en 2014. Ce chiffre est très modeste par rapport au nombre total d'appareils d'abonnés connectés. Le marché russe des connexions M2M sans fil, selon MTS, compte environ 6 millions de cartes SIM, dont plus de 60 % sont installées sur les véhicules pour surveiller leur localisation, suivre la consommation de carburant, mettre en œuvre des services « d'assurance intelligente », etc.

Les consommateurs professionnels considèrent que le coût élevé, la faible vitesse de connexion et l'instabilité de la connexion sont les principaux problèmes qui entravent la promotion des services M2M sur le marché russe. Ces facteurs sont cités respectivement par 59, 45 et 20 % des utilisateurs de services M2M comme déterminants dans la décision de se connecter au service (données de J’son & Partners Consulting).

M2M et IoT : quelle est la différence ?

Toutes les prévisions concernant la croissance « explosive » du nombre de connexions M2M sont basées sur le nouveau concept M2M - l'Internet des objets (IoT), qui fait partie du concept plus général de l'Internet des services (IoS). Le terme « appareil M2M » couvre à la fois les outils propriétaires traditionnels de télémétrie et de télécontrôle (qui incluent la grande majorité des appareils M2M utilisés aujourd'hui, y compris les appareils sans fil dépendants du réseau), ainsi que les appareils IoT indépendants du réseau et des applications. Et les appareils Internet des objets sont uniquement des appareils qui ont la capacité, via une connexion IP gratuite (sur niveau physique, généralement Wi-Fi) interagir avec divers systèmes télémétrie et télécontrôle, mis en œuvre sous forme de services cloud et/ou en ligne. Autrement dit, « l’Internet des objets » est la télémétrie et le télécontrôle dans le cloud.

Les systèmes cloud sont capables de fournir une gestion d'optimisation arbitrairement détaillée d'une gamme arbitrairement large d'objets de contrôle, et pas seulement des objets dans leur ensemble (« maison intelligente », « voiture intelligente », etc.) et de leurs systèmes (approvisionnement en énergie, éclairage, climatisation). conditionnement, etc.). d.), mais aussi éléments séparés de ces systèmes, jusqu'à une ampoule séparée dans le système d'éclairage. Cette caractéristique est à l'origine de la large diffusion des estimations prévisionnelles du nombre de ces dispositifs : le nombre d'« ampoules intelligentes » et d'autres composants d'objets contrôlés peut en réalité atteindre des dizaines et des centaines de milliards (dans certaines prévisions, des milliards).

Exigences des appareils IoT pour les réseaux de communication

Pour mettre en œuvre le concept de « l'Internet des services », il est nécessaire d'unifier toute la variété des réseaux d'accès et des réseaux domestiques/locaux basés sur la pile de protocoles IP et la transition des abonnés de l'utilisation de dispositifs d'abonnés propriétaires, de capteurs et de contrôleurs vers des capteurs. et des actionneurs fabriqués dans l'idéologie de « l'Internet des objets » avec un accès réseau gratuit à ceux-ci. Pour un opérateur de télécommunications, les principales différences entre les appareils IoT et les appareils d'abonnés intelligents sont un nombre potentiellement beaucoup plus élevé des premiers, des ordres de grandeur en moins de trafic par appareil, mais en même temps des exigences plus élevées en matière de caractéristiques de qualité. Ces caractéristiques incluent : la disponibilité du canal, le retard du signal dans le canal, le niveau sécurité des informations, puissance requise rayonnement (respectivement, la durée de vie de la batterie des appareils). Pour les appareils IoT de télémétrie, davantage d’importance est accordée aux caractéristiques qualitatives (disponibilité, sécurité) plutôt qu’aux caractéristiques quantitatives (capacité) du canal. La figure 2 montre les domaines d'exigences de divers services pour les réseaux de données. Ainsi, pour les services critiques de télémétrie et de télécontrôle, la disponibilité du canal de communication avec les capteurs et actionneurs devrait atteindre 99,999 %.

Brève description de diverses technologies de transmission de données dans les communications cellulaires GSM actuellement utilisées dans le M2M

CDD et HSCSD

Initialement, les réseaux au standard GSM fournissaient transmission de paquets données via des connexions commutées. Ce service s'appelait CSD (Circuit Switched Data). Le débit de transfert de données maximum possible pour CSD n'était pas supérieur à 9,6 kbit/s. Cette vitesse était suffisante pour mettre en œuvre des services de transmission de fax (basse résolution) et de petites quantités de données.

Avec un intérêt croissant pour le service de transmission de données via les systèmes de communication cellulaire, la technologie CSD a été améliorée et la technologie HSCSD (High Speed ​​​​Circuit Switch Data) a commencé à être utilisée dans les réseaux cellulaires. Le débit de transfert de données maximum a été augmenté à 57,6 kbit/s. Cela a permis de transférer des fichiers volumineux (des centaines de kilo-octets) et des fax haute résolution.

Dans les services CSD et HSCSD, la facturation était effectuée en fonction du temps consacré au transfert de données. Le coût du trafic était élevé et égal au coût du trafic vocal. Cette technologie n’avait donc aucun intérêt pratique.

La technologie de transmission de données via des connexions commutées présente un inconvénient important : la nécessité d'établir une connexion pendant toute la durée de la session de l'abonné, alors que l'utilisation du canal est inférieure à 50 %. Ainsi, les services CSD et HSCSD ne permettent pas une utilisation efficace de précieuses ressources radio.

La solution à ce problème était la méthode de transfert de données par paquets. Dans le même temps, tous les abonnés qui ont besoin d'un service de transfert de données disposent d'une ressource commune dans la cellule, qu'ils utilisent selon leurs besoins et précisément lorsqu'ils transmettent des données, et dans les moments d'inactivité, cette ressource est utilisée par d'autres abonnés. . Cette méthode d'allocation des ressources est beaucoup plus économique, mais des collisions sont possibles lorsque toutes les ressources du canal sont occupées et qu'il faut attendre pour recevoir un service. Pour la grande majorité des appareils M2M/IoT, la latence n’est pas critique.

GPRS

La première technologie de transmission de données dans les systèmes de communication cellulaire à commutation de paquets était le GPRS. Cette technologie permet d'atteindre des vitesses de transfert de données allant jusqu'à 171 kbps, ce qui est déjà suffisant pour visualiser des pages Internet moyennes et échanger de petits fichiers (centaines de kilo-octets-mégaoctets) sur le réseau. La technologie GPRS a créé une base solide et a donné une grande impulsion au développement des technologies de transmission de données dans les réseaux cellulaires. Les éléments apparus pour le GPRS continuent d'être utilisés aussi bien pour la technologie EDGE que pour les réseaux 3G, et principes généraux transféré même vers les réseaux de quatrième génération. Ainsi, la technologie GPRS se situe au tout début d’une longue chaîne de technologies de transmission de données par paquets. Une caractéristique est un délai de quelques secondes entre l'envoi d'une requête au site et la réception d'une réponse.

BORD

EDGE (Enhanced Data rate for GSM Evolution - « technologie de transmission de données des réseaux standard GSM ») est devenu un développement du GPRS. GPRS prend en charge des taux de transfert de données maximum allant jusqu'à 171 Kbps. En réalité, le GPRS offre des vitesses de données d'environ 50 à 60 Kbps et une latence d'environ 150 ms. EDGE prend en charge des débits de données allant jusqu'à 384 Kbps. Afin de souligner que les différences entre les systèmes EDGE et GPRS sont insignifiantes, cette technologie est également appelée EGPRS (Enhanced GPRS - GPRS amélioré et étendu). Des améliorations ont été obtenues grâce à l'utilisation d'une nouvelle méthode (8-PSK) de modulation du signal sur l'interface aérienne entre les stations mobiles (MS) et de base (BS). Avec une telle modulation, à l'aide d'un élément de signal, non pas un, comme c'était le cas dans le GPRS, est transmis à la radio, mais trois bits d'information à la fois. Cela permet une utilisation plus efficace des ressources radio disponibles, la plus précieuse de toutes les ressources d'un système de communications cellulaires. Ainsi, la technologie EDGE permet d'améliorer considérablement la qualité des services fournis sans trop de temps et d'argent, ce qui rend cette technologie particulièrement attractive. Ceci est confirmé par le fait que plus de 90 % de tous les opérateurs exploitant des réseaux GSM fournissent des services d'accès à Internet utilisant la technologie EDGE.

3G

La technologie UMTS a été développée pour moderniser les réseaux GSM (norme européenne de communication cellulaire de deuxième génération) et s'est répandue non seulement en Europe, mais également dans de nombreuses autres régions du monde. La transition vers la 3G signifie élargir la bande passante du signal et augmenter la complexité de la modulation, l'utilisation de signaux multiphases et méthode multi-niveaux codage, ce qui a permis d'augmenter considérablement les taux de transfert de données. La figure 3 montre l'apparence d'un signal modulé multi-niveaux et multi-phase typique. Ce type de codage vous permet de transmettre jusqu'à 64 bits d'informations en un cycle d'horloge.

L'extension de la bande passante vous permet d'augmenter la quantité d'informations transmises conformément au théorème de Shannon-Hartley (Figure 4).

Le tableau 1 montre les comparaisons de débit de données pour diverses technologies communications cellulaires.

Tableau 1 . Caractéristiques comparatives des taux de transfert de données pour diverses technologies cellulaires

Norme de réseau	Technologie	Modulation	Vitesse transfert de données (max.)vers/depuis l'abonné	Bande passante du signal, MHz
			20/20 kbit/s
			59,2/59,2 kbit/s
			384/384 kbit/s
			14,4/5,76 Mbit/s
			21/11,5 Mbit/s
			42/23 Mbit/s
			150/75 Mbit/s

Ainsi, lors du passage de la 2G à la 3G, la bande passante du signal est passée de 200 kHz à 10 MHz, soit 50 fois, ce qui a permis d'augmenter d'autant la capacité du canal. En tenant compte de l'utilisation d'un codage plus efficace (64/8 = 8 fois), l'augmentation de la vitesse est de 508 = 400 fois, c'est-à-dire que 60 kbit/s se transforment en environ 21 Mbit/s.

Les principales tendances des réseaux 3G : la prédominance du trafic des cartes de données (modems USB, cartes ExpressCard/PCMCIA pour ordinateurs portables) sur le trafic des téléphones et smartphones 3G ;

réduction constante du prix de 1 Mo de trafic, due à la transition des opérateurs vers des technologies plus avancées et plus efficaces.

LTE

Le système LTE (Long Term Evolution) a été développé pour permettre aux utilisateurs d'accéder à toutes sortes de services, ainsi qu'à Internet via le protocole IP. Un réseau LTE se compose de nombreux nœuds. Tous les nœuds du réseau sont généralement divisés en deux catégories : les nœuds liés au réseau d'accès radio (Radio Access) et les nœuds du réseau central (Core Network). Élément clé Ce qui détermine l'efficacité de tout réseau radio, ce sont les algorithmes et les mécanismes utilisés pour transmettre les données entre la BS et la MS. Ce qui suit décrit les principales caractéristiques du réseau LTE liées au réseau d'accès radio.

Selon les exigences du système LTE, avec un rayon de cellule allant jusqu'à 5 km, tous les paramètres d'efficacité spectrale, de débit et de travail avec les abonnés mobiles doivent être pris en charge. Pour un rayon de cellule de 5 à 30 km, une dégradation des performances est acceptable.

Pour garantir une transmission de données bidirectionnelle entre BS et MS, la technologie LTE prend en charge à la fois le duplex de fréquence (FDD) et le duplex temporel (TDD). Pour le duplex de fréquence, 15 plages de fréquences appariées sont définies (fréquences de 800 MHz à 3,5 GHz) et pour le duplex temporel - huit. Dans ce cas, la largeur du canal radio peut être différente. Les valeurs valides sont : 1,4/3/5/10/15/20 MHz.

LTE utilise l'OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) dans la liaison descendante et le SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) dans la liaison montante en tant que systèmes d'accès multiples. Lors de l'utilisation de la technologie OFDMA, l'ensemble du spectre disponible est divisé en sous-porteuses orthogonales les unes par rapport aux autres. Selon la largeur du canal utilisé, le nombre total de sous-porteuses peut être de 72, 180, 300, 600, 900 ou 1 200. Chaque sous-porteuse peut avoir son propre type de modulation. Les modulations suivantes peuvent être utilisées : QPSK, 16QAM, 64QAM.

L'accès multiple est organisé du fait qu'une partie des sous-porteuses est allouée à un utilisateur dans la trame, l'autre partie au second, etc. La norme LTE (à savoir 3GPP TS 36.306) en définit un total de 15 (version du document en date du 27 mars 2015) catégories d'appareils mobiles . La catégorie des appareils mobiles spécifie les débits de transmission maximaux en DL et UL. Le tableau 2 répertorie les débits binaires, les configurations MIMO (Multiple Input Multiple Output) prises en charge et les types de modulation pour chaque catégorie.

Tableau 2 . Débits en bauds, configurations MIMO prises en charge et types de modulation

	Liaison descendante			Liaison montante
	Quantité maximale peu en TTI	Quantité maximalepeu dans le bloc de transport	MIMO	Soutien 64QAM	Quantité maximale peu dans le bloc de transport
		149776 (4x4) 75376 (2×2)
		149776 (4x4) 75376 (2×2)
		149776 (4x4) 75376 (2×2)
		149776 (4x4) 75376 (2×2)
		149776 (4×4,64QAM)195816 (4×4, 256QAM) 75376 (2×2, 64QAM)97896 (2×2, 256QAM)
		195816 (4x4) 97896 (2×2)
		149776 (4×4,64QAM)195816 (4×4, 256QAM) 75376 (2×2, 64QAM)97896 (2×2, 256QAM)
	978960–1051360	149776 (4×4,64QAM)195816 (4×4, 256QAM) 97896 (2x2, 256QAM)

En utilisant les valeurs ci-dessus, vous pouvez calculer approximativement la vitesse de transfert maximale. Dans le canal descendant, les valeurs maximales de vitesse de transmission, selon la catégorie de la station mobile, seront les suivantes : 10, 50, 100, 150, 300, 300, 300 Mbit/s et 3 Gbit/s. Pour la liaison montante, les valeurs suivantes sont obtenues : 5, 25, 50, 50, 75, 50, 100 Mbps et 1,5 Gbps. En figue. La figure 5 montre la répartition des vitesses « descendantes » et « montantes » par catégorie LTE.

Les appareils mobiles de toutes catégories prennent en charge des largeurs de canal allant jusqu'à 20 MHz (sauf catégorie 0) et une modulation 64QAM (sauf catégorie 0) dans le canal descendant. La catégorie 0 est introduite spécifiquement pour les MTC (Machine Type Communications). L’une des principales exigences du MTC est une très faible consommation d’énergie. D'où les restrictions strictes sur l'ensemble des fonctions prises en charge au niveau physique et sur la taille du tampon.

Le principal avantage de la technologie OFDMA est qu'elle permet de lutter contre les effets négatifs provoqués par la propagation par trajets multiples lors de la réception d'un signal. Cependant, cette technologie présente également certains inconvénients. Les principaux sont que cette technologie est très sensible à la synchronisation des fréquences. Le signal OFDMA généré a un PAPR (Peak to Average Ratio) élevé. Ceci, à son tour, affecte le fait que l'amplificateur de signal utilisé fonctionnera dans des sections non linéaires de ses caractéristiques. Son efficacité sera donc faible, ce qui est assez critique pour les appareils disposant de réserves d'énergie limitées (terminaux mobiles). Pour cette raison, la liaison montante LTE utilise une technologie d'accès multiple différente, à savoir SC-FDMA. La différence entre SC-FDMA et OFDMA est que SC-FDMA utilise un traitement de signal supplémentaire pour réduire le PAPR. Dans SC-FDMA en tant que tel traitement supplémentaire Le signal utilise la transformée de Fourier. La liaison montante peut utiliser différents types de modulation : QPSK, 16QAM, 64QAM.

La norme LTE prend également en charge la technologie de transmission MIMO, qui peut augmenter considérablement le débit de données maximal et la valeur de l'efficacité spectrale. L'essence de la technologie MIMO réside dans le fait que plusieurs antennes sont utilisées de chaque côté lors de la transmission et de la réception des données. Différentes antennes peuvent transmettre les mêmes données, auquel cas la fiabilité de la transmission des données augmente, mais pas la vitesse de transmission. De plus, différentes antennes peuvent transmettre différents flux de données, augmentant ainsi le taux de transfert de données. La technologie LTE maximale prise en charge dans le canal de liaison descendante est de 44. Cela signifie que quatre antennes sont utilisées du côté de l'émission et de la réception. Dans ce cas, le débit de données peut être augmenté jusqu'à quatre fois (en fait, un peu moins en raison de l'augmentation du nombre de signaux pilotes).

Grâce à la technologie MIMO et à une largeur de canal de 20 MHz, le taux de transfert de données maximum peut atteindre 300 Mbit/s dans le canal descendant et 170 Mbit/s dans le canal montant.

La figure 5 montre la répartition des vitesses descendantes et montantes entre les catégories LTE.

Les exigences LTE spécifient des valeurs d'efficacité spectrale de 5 bps/Hz pour la liaison descendante et de 2,5 bps/Hz pour la liaison montante (correspondant à des débits de données de 100 Mbps et 50 Mbps). Dans le même temps, des niveaux de performance élevés doivent être maintenus pour les utilisateurs mobiles se déplaçant à des vitesses allant jusqu'à 120 km/h.

LTE Cat.0, LTE Cat.1

L’une des principales exigences d’un appareil M2M/IoT est une faible consommation d’énergie. Pour mettre en œuvre cette exigence, la norme LTE incluait des exigences pour les appareils d'abonné Cat.0, Cat.1 et LTE NB (bande étroite).

En théorie, les appareils IoT pourront fonctionner sur les réseaux LTE compatibles Cat.1 pendant au moins 10 ans avec une seule batterie. De nombreux appareils IoT fonctionneront sans alimentation externe, c'est-à-dire que la durée de leur fonctionnement sera déterminée précisément par des indicateurs de consommation d'énergie ; le remplacement massif des batteries n'est pas prévu. Les économies d'énergie sont assurées par la prise en charge de la fonctionnalité Mode d'économie d'énergie. Un appareil doté de cette fonctionnalité est principalement en mode veille et ne s'allume que lorsque cela est nécessaire. Comme prévu, prise en charge du mode d'économie d'énergie sur le côté équipement de réseau Le LTE sera standardisé en 2016. En novembre 2015, Ericsson a démontré le fonctionnement d'un appareil Cat.1 basé sur le chipset Altair FourGee-1160 sur le réseau AT&T en utilisant la version 16A. Il s'agit d'une direction très prometteuse, d'autant plus que les réseaux LTE prendront en charge les fonctions de travail avec de nombreux appareils M2M, qui fonctionnent désormais principalement via Réseaux GSM.

NB-LTE

NB-LTE - Narrow Band LTE for IoT applications - un autre sous-ensemble de la norme LTE, qui devrait être inscrit dans 3GPP LTE Rel.13 début 2016. NB-LTE est destiné à une variété d'applications IoT, caractérisées par faible consommation de trafic . Le NB-LTE devrait avoir des besoins en ressources encore plus modestes que les LTE Cat.1, Cat.0 et LTE MTC. Spécification attendue : 180 kHz - bande de fréquences pour UL et DL (pour LTE MTC - 1 MHz), DL utilise des fréquences de 15 kHz et une modulation OFDMA, 3,75 kHz - intervalle de garde, UL utilise FDMA ou GMSK, en option il peut y avoir du SC- FMDA. Attendez-vous à une couverture intérieure améliorée et à la possibilité de desservir plusieurs appareils à faible bande passante, en particulier ceux qui ne sont pas trop sensibles à la latence. La bande étroite permet des chipsets à faible coût et des appareils à très faible consommation d'énergie, ce qui devrait permettre aux appareils de fonctionner longtemps avec des piles (comme une grande pile argent-zinc ou une pile alcaline AAA), jusqu'à un an ou plus. La norme peut être mise en œuvre sur les réseaux LTE classiques en allouant plusieurs blocs de ressources ou en utilisant des blocs dans la bande de garde LTE. En principe, un déploiement isolé du réseau NB-LTE dans une partie dédiée du spectre est également possible. La norme devrait être largement utilisée car, contrairement à divers analogues, elle est prise en charge par le 3GPP. Il existe cependant une crainte qu'au moment où la version finale de la Rel.13 sera publiée, ils n'auront pas le temps d'implémenter NB-LTE, il sera alors standardisé dans la Rel.14. Mais LTE MTC sera inclus dans la Rel.13 avec une probabilité de près de 100 %. Cette norme offre une consommation d’énergie inférieure à celle de Cat.0 et une meilleure couverture que celle de Cat.0. Il perd face au NB-LTE, mais est presque prêt à être inclus dans la norme.

LTE-A (LTE avancé)

Aujourd'hui, LTE Advanced (LTE-A) est compris comme un ensemble de technologies standardisées dans le document 3GPP Rel.10 et les versions ultérieures. Les principales fonctionnalités incluent l'agrégation de fréquences (CA), des techniques d'antenne avancées, un MIMO amélioré pour une capacité et un relais accrus. Les améliorations incluent également l'optimisation des réseaux hétérogènes (pour une capacité accrue et une meilleure gestion des interférences), SRVCC et eMBMS. La version 11 a également ajouté la prise en charge de CoMP, eICIC. Le LTE-A est aujourd'hui la principale tendance du secteur ; presque un opérateur de réseau LTE sur trois dans le monde investit dans les tests ou le déploiement de la prise en charge de cette technologie.

La LTE-A devrait aider à faire face à la forte croissance du trafic de données sans fil et contribuera également à améliorer les vitesses moyennes sur les réseaux cellulaires sans fil. Cela signifie également une meilleure couverture, une plus grande stabilité et des réseaux plus rapides. Cela signifie une amélioration globale des paramètres du réseau de données, et pas seulement une augmentation de la vitesse de téléchargement des données. LTE-A offrira aux opérateurs la possibilité d'augmenter la capacité de leurs réseaux, d'améliorer la qualité de l'expérience utilisateur et d'améliorer la capacité de distribuer les ressources du réseau. Pour ce faire, toute une gamme de technologies différentes sont utilisées, dont certaines ne sont pas nouvelles, mais n'ont jamais été utilisées auparavant dans un système de communications unifiées.

Le LTE-A devrait fournir des données à des vitesses maximales allant jusqu'à 1 Gbps, contre 300 Mbps pour le LTE. L'agrégation de fréquences offre la possibilité de fournir aux abonnés des vitesses plus élevées en permettant de télécharger des données en utilisant simultanément plusieurs bandes de fréquences. Un appareil d'abonné en mode CA reçoit et combine plusieurs signaux simultanément, par exemple issus de deux fréquences porteuses ou encore de différentes gammes de fréquences. Vous pouvez combiner jusqu'à cinq porteuses d'une largeur de 20 MHz chacune, collectant un large canal pour pomper des données avec une bande passante allant jusqu'à 100 MHz. MIMO, en tant que technologie à entrées/sorties multiples, peut augmenter le débit de données global en transmettant simultanément un signal tout en divisant le flux de données entre deux ou plusieurs antennes. Cela vous permet d'augmenter l'efficacité spectrale de la transmission des informations. De plus, il est possible de créer dynamiquement une antenne directionnelle synthétisée orientée vers un appareil d'abonné spécifique.

Les nœuds relais constituent un moyen d'augmenter rapidement la couverture du réseau dans les zones où il n'existe pas de canaux de transmission de données numériques puissants. Dans ce cas, le sous-système radio LTE-A remplit lui-même la fonction de réseau central sans fil. C'est également l'occasion de placer des BS de faible consommation aux bords des cellules pour y améliorer la couverture et la capacité.

Possibilité d'utiliser diverses technologies de transmission de données dans un système de communication cellulaire de type GSM en relation avec le M2M

Le M2M/IoT, comme mentionné précédemment (Figure 2), se caractérise par de petites quantités de données, aucune exigence de vitesses de transmission élevées, une faible latence de canal et une efficacité énergétique élevée (présence d'un mode « veille »). Parmi les exigences non techniques, le coût minimum du trafic et la haute disponibilité du réseau de communication sont souhaitables. Le tableau 3 fournit une comparaison des types de communication dans plusieurs dimensions en ce qui concerne les besoins M2M.

Tableau 3. Comparaison des paramètres de type de communication

Type de communication	Disponibilité	Coût du trafic	Efficacité énergétique (disons mode veille)	Vitesse, latence
	2 (partout où il y a un service cellulaire)
	1 (Pas partout, même à Moscou et dans la région)
LTE (LTE cat0, cat1, NB)	0 (Disponible dans certaines régions du pays)

La dernière colonne du tableau présente la note globale pour chaque type de connexion. Comme vous pouvez le voir, le meilleur type La communication pour les systèmes M2M est LTE avec ses sous-ensembles Cat.0, Cat.1 et NB, spécialement conçus pour la transmission à faible coût et économe en énergie de petites quantités de données. Selon les opérateurs, au 2 mars 2016, les réseaux LTE (4G) couvraient plus de 50 % de la population dans 83 régions de Russie. En moyenne, il y a de deux à trois opérateurs LTE dans chaque région, c'est-à-dire qu'il existe une concurrence qui permet d'espérer une nouvelle croissance de la qualité du service (couverture, tarifs, options).

©Société EuroMobile, magazine Wireless Technologies, n°2, 2016.
Denis Mozhaïkov
Sergueï Dronski

C'est ainsi qu'on l'interprète désormais communément développement de systèmes filaires et téléphonie sans fil (http://1234g.ru/1g/1-1g) :

La communication a toujours été d'une grande importance pour l'humanité. Lorsque deux personnes se rencontrent, leur voix suffit à communiquer, mais à mesure que la distance qui les sépare augmente, le besoin d’outils spéciaux se fait sentir.

Lorsqu'Alexander Graham Bell inventa le téléphone en 1876, une étape importante fut franchie en permettant à deux personnes de communiquer, mais il leur suffisait d'être à proximité d'un téléphone fixe pour ce faire !

Pendant plus de cent ans, les lignes filaires ont été le seul moyen d'organiser les communications téléphoniques pour la plupart des gens.

Les systèmes de communication radio qui ne reposaient pas sur des câbles pour l'accès au réseau ont été développés à des fins spécifiques (par exemple, les réseaux radio militaires, policiers, navals et automobiles en circuit fermé), et finalement des systèmes ont émergé permettant aux gens de communiquer par téléphone en utilisant la communication radio.

Ces systèmes étaient principalement destinés aux conducteurs de voitures et sont devenus connus sous le nom de systèmes de téléphonie mobile.

L'anniversaire officiel des communications cellulaires est considéré comme le 3 avril 1973, lorsque le chef de la division des communications mobiles de Motorola, Martin Cooper, a appelé le chef du département de recherche d'AT&T Bell Labs, Joel Engel, alors qu'il se trouvait dans une rue animée de New York.

Ce sont ces deux sociétés qui sont à l’origine de la téléphonie mobile. Cette technologie a été mise en œuvre commercialement 11 ans plus tard, en 1984, sous la forme de réseaux mobiles de première génération (1G), basés sur la méthode analogique de transmission d'informations.

En fait, Joseph Vissarionovich Staline devrait être considéré comme l'ancêtre des communications cellulaires, car pendant la Seconde Guerre mondiale, il a réalisé l'importance de communications bonnes et sans problème, et après la guerre, il a ordonné que l'ensemble des dirigeants de l'URSS soient dotés d'une connexion constante. communications téléphoniques. Des appareils mobiles ont été développés et transportés dans les voitures et fournis communication téléphonique avec un passager dans une voiture en mouvement.

Kazan....

2 Juifs....

Le développement des réseaux cellulaires est en cours. Les ingénieurs des grandes entreprises développent constamment de nouvelles solutions capables d'augmenter la vitesse et la fiabilité du transfert de données.

Chaque nouvelle génération de technologies mobiles est associée à une augmentation significative des capacités et à l'émergence de services qualitativement nouveaux.

Première génération (de la génération anglaise) 1Gétait entièrement analogique et permettait uniquement la transmission vocale. Pour une personne moderne, la communication cellulaire analogique semble quelque peu inhabituelle. Cependant, lorsque le développement a commencé dans les années 1970, peu de gens pensaient également à l’Internet mobile.

Le plus courant normes de communication cette génération - AMPS américains, NMT nordiques, TACS européens. Leur lancement remonte à la fin des années 70 et au début des années 80. Aujourd’hui, ils sont obsolètes et sans intérêt.

Deuxième génération de communications mobiles 2G est devenu complètement numérique. Cela inclut les normes GSM, CDMA One et D-AMPS. En Russie et en Europe, la norme GSM a gagné en popularité (adoptée en 1988). Et aujourd'hui, les réseaux de cette norme, ainsi que ses modules complémentaires, ont la plus grande zone de couverture au monde. Pour la transmission de données, la norme GSM a été ajoutée Module complémentaire GPRS avec des taux de transfert de données allant jusqu'à 171,2 kbit/s. Cette technologie se distingue par pour la norme 2,5G. Plus tard en 2003, le deuxième a été mis en œuvre module complémentaire 2,75G - EDGEà des vitesses allant jusqu'à 474 kbit/s. En Amérique et en Asie, la norme CDMAOne a gagné en popularité. Son évolution a conduit à l'émergence de la technologie CDMA2000 1X avec des débits allant jusqu'à 153 kbit/s.

Génération 3G marqué par une augmentation significative de la vitesse de transfert des données. Les appareils mobiles permettent non seulement de passer des appels vocaux, mais aussi d'utiliser pleinement les ressources d'Internet. Les normes européennes GSM/GPRS/EDGE évoluent vers l'UMTS (ou WCDMA). La version de base de la norme offre des taux de transfert de données de 384 Kbit/s à 2 Mbit/s. Par analogie avec la 2G, des modules complémentaires apparaissent également ici qui augmentent la vitesse de fonctionnement. Le module complémentaire HSDPA/HSUPA est attribué au sous-standard 3,5G. La vitesse de transfert passe à 14,4 Mbit/s. L’émergence du HSPA+ 3.75G, utilisant la technologie MIMO, a permis d'atteindre des vitesses de 42,2 Mbit/s. La norme américaine CDMA sera également développée selon CDMA EVDO Rev. A avec des capacités de transmission jusqu'à 3,1 Mbit/s et EVDO Rev. B avec des vitesses allant jusqu'à 73,5 Mbit/s.

Génération 4G beaucoup, grâce aux politiques marketing des entreprises, remontent à 2008, lorsque l'organisation 3GGP (Third Generation Partnership Project) a approuvé la norme LTE (Long Term Evolution). Cependant, officiellement en 2012. Les réseaux 4G incluent une version étendue de cette norme, LTE Advanced, ainsi que les réseaux WiMax 2. Les réseaux de la nouvelle norme peuvent être mis en œuvre à des fréquences de 700 MHz à 2,7 GHz. La nouvelle norme prévoit des débits de transfert de données maximaux de 326,4 Mbit/s en direction de l'abonné et jusqu'à 172,8 Mbit/s en direction de l'utilisateur vers la station de base. Désormais, les abonnés des réseaux cellulaires bénéficient d'opportunités qui ne pouvaient auparavant être offertes que par les opérateurs filaires. Dans le même temps, la forte concurrence entre opérateurs n'a pas entraîné d'augmentation des prix des services Internet lors du passage de la 3G à la 4G.

La 5G est une technologie révolutionnaire du futur. Comme indiqué précédemment, les progrès ne s'arrêtent pas et aujourd'hui, le développement des réseaux 5G de cinquième génération est activement en cours dans différents pays. Selon les développeurs, le début des tests est prévu pour 2017 et les premiers réseaux devraient apparaître d'ici 2020. Les organismes internationaux de normalisation visent non seulement à augmenter de manière répétée les vitesses de transmission jusqu'à 10 Gbit/s, mais aussi à augmenter radicalement la fiabilité des réseaux de nouvelle génération. Nous parlerons maintenant non seulement des communications mobiles, mais également de l'introduction de la technologie dans des domaines aussi importants que la médecine, l'énergie et l'industrie automobile. Convenez qu'il est inacceptable d'interrompre la connexion lors d'une intervention chirurgicale à distance sur un patient.

Concept de génération 5G

Les services comprennent la transmission en temps réel de vidéos Ultra HD avec une résolution de 3 840 × 2 160 vers les appareils des abonnés, la transmission d'images en trois dimensions et l'utilisation de services de réseaux sociaux qui n'ont pas encore fait leur apparition. Avec l’avènement des réseaux 5G, les développeurs envisagent de changer littéralement l’ordre mondial en connectant absolument tout à Internet. Tous les appareils électroménagers seront connectés au réseau. Vous pourrez les contrôler à distance et recevoir des informations sur leur état actuel. Il s'agit d'un nombre considérable de nouveaux appareils (plus de 50 milliards) pour le réseau et assurer la transmission des données pour chacun d'entre eux n'est pas une tâche facile. Techniquement, dans les réseaux 5G, pour augmenter la vitesse et la fiabilité de la connexion, la technologie MIMO sera utilisée pour les appareils des abonnés, lorsque plusieurs antennes sont utilisées pour la réception/transmission. Il est également prévu de combiner les réseaux cellulaires LTE existants avec les réseaux Wi-Fi dans un système commun. Aujourd'hui, un travail à grande échelle est en cours pour créer une nouvelle norme et nous attendons avec impatience la mise en œuvre des idées les plus incroyables dans la nouvelle génération de communications mobiles 5G.

Il est à noter que pour certains abonnés, le problème de l'accès au réseau, quelle que soit sa génération, a toujours été aigu et urgent. Le renforcement des communications cellulaires a toujours été une tâche sur laquelle travaillent les fabricants de répéteurs et les installateurs d'équipements. Et avec l'avènement des réseaux de nouvelle génération, des répéteurs du standard correspondant apparaissent immédiatement sur le marché. Grâce à un amplificateur de signal cellulaire, chacun peut accéder aux services de l’opérateur sur son site.

J'invite tout le monde à s'exprimer

Parfois, cela se produit si rapidement qu'il est difficile de comprendre les subtilités de leurs différences, ce qui est particulièrement important si nous devons utiliser certaines réalisations techniques dans la pratique. Le domaine des communications mobiles en est une claire confirmation. , – ces noms défilent constamment devant mes yeux...

S'appuyant sur le thème « Technologies de communication mobile »

Examinons ensemble les technologies de communication mobile modernes, en nous concentrant sur le développement de la norme GSM la plus courante en Russie et dans le monde. Il convient de noter que différentes versions de CDMA sont également populaires (de plus, les réseaux GSM de troisième génération sont très proches du CDMA), mais nous nous concentrerons spécifiquement sur les technologies de réseaux GSM.

Collage sur le thème « Technologies de communication mobile ».

1G : NMT, AMPÈRES

Les normes de première génération (elles sont également appelées 1G, c'est-à-dire 1 génération) sont apparues il y a près de trente ans - il s'agit du NMT-450 (Nordic Mobile Telephone) et de l'AMPS (Advanced Mobile Phone Service). Ces normes étaient analogiques et étaient destinées exclusivement à organiser les communications vocales.

Le premier téléphone NMT d'Ericsson

GSM (Global Systems for Mobile Communication) est une norme de deuxième génération. Contrairement aux normes de première génération, le GSM transmet la voix non pas en analogique, mais en forme numérique. Cela a ouvert la possibilité de l’utiliser pour la transmission de données.

Le premier téléphone GSM d'Ericsson

Le GSM peut notamment offrir des débits de 9 600 Bit/s. Comme il s'est avéré plus tard, le transfert de données à l'aide de téléphones mobiles est très important. De plus, la mise en œuvre de ce processus dans la norme GSM était loin d'être parfaite - par exemple, les tarifs étaient basés sur le temps de connexion, et une telle utilisation de canaux de communication mobiles coûteux est irrationnelle. Cela a conduit au développement de technologies permettant d’augmenter les vitesses de transfert de données et d’améliorer les systèmes de facturation.

2,5G : GPRS

La technologie GPRS (General Packet Radio Service), populaire aujourd'hui, est classée comme la deuxième génération et demie (2,5G) de communications cellulaires, ce qui signifie que le GPRS se situe en quelque sorte à mi-chemin entre la 2G et la 3G.

GPRS vous permet de transférer des données à des vitesses allant jusqu'à 171,2 Kbps. La vitesse réelle d'échange de données dans les réseaux GPRS est de 30 à 60 Kbps et dépend beaucoup de la charge du réseau, car les données vocales dans les réseaux GPRS ont la priorité sur le trafic GPRS.

Appareil moderne avec prise en charge GPRS

Autrement dit, nous pouvons dire que le trafic GPRS est transmis tant que le réseau dispose de ressources libres des conversations des abonnés. Cependant, dans ce cas, il devient possible de facturer non pas le temps de connexion, mais le trafic, c'est-à-dire que si vous téléchargez, par exemple, un jeu pour un téléphone portable d'une taille de 200 Ko, vous paierez alors le le même montant, qu'il ait été téléchargé pendant plusieurs minutes ou une demi-heure.

2,75G : BORD

Une autre technologie, qui constitue la prochaine étape de la 2G à la 3G, s'appelle EDGE (Enhanced Data for Global Evolution). EDGE peut exister sous plusieurs formes, en particulier, nous nous intéressons à la variété qui agit comme une extension de la norme GPRS - c'est-à-dire que EDGE dans cette version s'appellera EGPRS (Enchanged GPRS).

Théoriquement, EGPRS est capable de fournir un débit supérieur à 380 Kbps. La prise en charge d'EGPRS ne nécessite pas de modification majeure de l'équipement de l'opérateur, mais elle peut augmenter considérablement la vitesse de transfert des données.

Le développement ultérieur d'EDGE consiste à améliorer le traitement des données avec diverses exigences en matière de qualité de transmission des données (QoS - Quality of Service). La prise en charge de différents niveaux de QoS permettra de rapprocher au maximum les nouvelles implémentations EDGE des réseaux de troisième génération, notamment du standard UMTS.

La principale exigence imposée aux réseaux de troisième génération par l'Union internationale des télécommunications (UIT) semble simple : ils doivent fournir une communication vidéo avec une résolution minimale de 320 x 240 (c'est-à-dire QVGA). Pour ce faire, le réseau doit prendre en charge un débit d'au moins 384 Kbps. La prise en charge de la communication vidéo nécessite que le réseau fournisse à l'abonné une qualité de service garantie - c'est-à-dire que lors du démarrage d'une session de communication vidéo, l'abonné doit être sûr que la connexion sera fiable, qu'il n'aura pas à écouter des fragments de phrases de son interlocuteur et regardez une image tremblante.

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) est une norme de communication cellulaire de troisième génération basée sur un réseau GSM amélioré utilisant une interface radio. WCDMA permet de transmettre des données à des vitesses allant jusqu'à 2 Mbit/s sur de courtes distances et fournit jusqu'à 384 Mbit/s (ce qui répond aux exigences minimales des réseaux 3G) à grande distance de la station de base, y compris si l'abonné est en mouvement.

Téléphone UMTS moderne

Il est intéressant de noter que le développement des réseaux de troisième génération progresse actuellement assez lentement. Le fait est, apparemment, que la modification des réseaux GSM pour prendre en charge GPRS et EDGE ne nécessite pas d'énormes investissements en capital (mais rapproche les vitesses de transfert de données de la 3G), et aussi que le service le plus attendu des réseaux de troisième génération - la communication vidéo - s'est avéré être peu demandé par les consommateurs. Certes, les réseaux 3G se développent, mais les réseaux 2,5G sont encore en avance. Des réseaux de troisième génération sont également mis en œuvre en Russie - nous y reviendrons un peu plus tard, mais pour l'instant regardons la poursuite du développement communications mobiles.

HSDPA (High Speed ​​​​Downlink Packet Access) - cette norme est un complément aux réseaux UMTS. Théoriquement, HSDPA est capable de fournir un débit de 14,4 Mbit/s. Jusqu'à présent, dans la pratique, une vitesse de 3,6 Mbit/s a été atteinte, ce qui, compte tenu des réalités d'aujourd'hui, n'est pas si peu. Cette technologie est dite de transition entre les réseaux de troisième génération et les réseaux de quatrième génération, la qualifiant de troisième génération et demie (3,5G) de communications mobiles.

Téléphone HSDPA moderne

L'avantage du HSDPA est qu'il est capable de fournir des vitesses de communication élevées même à la plus grande distance possible de la station de base. L'inconvénient de la technologie est que le haut débit n'est disponible que pour la réception de données et que l'envoi d'informations à partir d'un appareil prenant en charge HSDPA s'effectue à une vitesse ne dépassant pas 384 Kbps. La technologie HSUPA est conçue pour éliminer les problèmes du HSDPA - la prochaine étape de la 3G à la 4G.

Les réseaux de quatrième génération, selon les normes de l'UIT, doivent prendre en charge un taux de transfert de données d'au moins 100 Mbit/s. Et c'est pour les appareils mobiles. Les appareils 4G fixes doivent communiquer avec le monde extérieur à une vitesse de 1 Gbit/s. C'est beaucoup, mais les développeurs de normes partent du fait qu'à l'avenir le volume d'informations circulant sur les réseaux mobiles va fortement augmenter.

En particulier, l'une des normes qui prennent en charge les exigences initiales des réseaux 4G (les systèmes UMTS y seront mis à niveau) s'appelle HSOPA (High Speed ​​​​​​OFDM Packet Access). HSOPA utilisera une toute nouvelle interface radio qui n'est pas compatible avec WCDMA. La norme prendra en charge 100 Mbit/s pour le téléchargement d'informations (liaison descendante) et 50 Mbit/s pour le téléchargement (liaison montante). Des essais d'essai de HSOPA sont prévus pour 2007.

Les réseaux de quatrième génération appartiennent à l’avenir. Je propose maintenant d'examiner l'état actuel des technologies de communication mobile en Russie.

Technologies mobiles en Russie

Aujourd'hui, en Russie, on déploie principalement des réseaux 2,5G, c'est-à-dire des réseaux GPRS. Le GPRS constitue une véritable alternative aux autres types d'accès à Internet. Par exemple, si vous utilisez un accès modem régulier payant pour le temps de connexion et que vous souhaitez en même temps être toujours en ligne sans frais particuliers (par exemple, dans un autre système de messagerie), GPRS vous y aidera. Et si vous avez besoin d’Internet, comme on dit, toujours et partout, vous ne pouvez pas vous passer du GPRS.

Actuellement, nous pouvons assister à l'introduction du EDGE - cette technologie a toutes les chances de devenir aussi répandue et populaire que le GPRS.

Le 23 octobre 2006, lors d'une réunion de la Commission d'État sur les radiofréquences, il a été décidé d'attribuer des gammes de fréquences pour la création de réseaux standard UMTS dans la Fédération de Russie. En conséquence, nous ne pouvons qu'attendre que les opérateurs mobiles nous proposent de nouveaux services pour les réseaux 3G et que les vendeurs de téléphones mobiles mettent les téléphones 3G dans les rayons.

Il y a seulement quelques années, la technologie LTE(Long Term Evolution) était une curiosité, disponible uniquement dans quelques pays les plus avancés. Aujourd'hui, la plupart des pays du monde l'utilisent, y compris la Russie, et nous commençons déjà à nous habituer à la possibilité de regarder des vidéos en ligne en toute sécurité lors de nos déplacements. Mais les progrès ne s’arrêtent pas. Regardons au-delà de l'horizon et imaginons à quoi ressemblera l'Internet mobile dans un avenir proche. Qu'est-ce qui remplacera le LTE ?

Nos assistantes

Nous n'étions pas seuls dans la recherche de la vérité. Le projet a été préparé avec le soutien des spécialistes techniques de l'entreprise " VimpelCom"(Beeline), qui nous a aidés à trouver information nécessaire et fourni Faits intéressants. Merci les gars. Et maintenant nous plongeons dans le futur, en commençant par le passé récent.

1. La naissance du LTE

Les technologies se développent à un rythme rapide et dans des domaines complètement différents de l'activité humaine : la médecine, l'électronique grand public, l'énergie et, bien sûr, les télécommunications mobiles. Aujourd'hui, regarder des vidéos sur YouTube sur son smartphone, se trouver quelque part en pleine ville, voire à la campagne, et utiliser pour cela un réseau mobile, est tout à fait normal et familier. Mais il y a à peine 10 ans, peu de gens auraient pu rêver d'un tel luxe, même avec l'Internet domestique filaire. Il est facile d’obtenir une vitesse d’air moyenne de 5 à 10 Mbit/s ! Mais il y a 10 ans, avoir accès à Internet à une vitesse de 256 à 512 Kbps (20 fois moins) à la maison était un luxe réservé à quelques-uns. Je ne veux même pas me souvenir de l’Internet mobile de cette époque.

La Russie est devenue l'un des premiers pays où, grâce aux efforts de Yota, un réseau LTE commercial a été lancé. Cela s'est produit en 2011, mais à cette époque, il n'y avait que 11 stations de base dans les environs de Moscou et il était trop tôt pour parler d'une quelconque mise en œuvre massive de cette technologie. Le nombre de smartphones prenant en charge LTE sur le marché russe tendait alors vers zéro. Mais en 2014, un lancement à grande échelle des réseaux mobiles de quatrième génération a eu lieu avec la participation des trois grands opérateurs. Même en comparaison avec les très rapides 3G et HSPA+, la nouvelle technologie a fait des miracles en matière de vitesse et, semble-t-il, il n'en faut pas plus. Néanmoins, le développement et la mise en œuvre systématique de technologies mobiles encore plus avancées sont déjà en cours, dont nous parlerons ci-dessous.

2. Futur proche. LTE-Avancé

D'une manière ou d'une autre, nous sommes habitués à percevoir le LTE comme une norme 4G, c'est-à-dire qu'il s'agit soi-disant de réseaux mobiles de quatrième génération, ce qui n'est pas tout à fait vrai. Cela est dû à la publicité. En effet, en termes de caractéristiques de vitesse, cette norme n'atteint pas les exigences techniques que le consortium 3GPP Et Union internationale des télécommunications(ITU, ITU) adopté pour la nouvelle génération de communications cellulaires. Mais la pression marketing impressionnante et les améliorations apportées par HSPA+, LTE et le WiMAX désormais oublié ont forcé l'UIT à autoriser l'étiquetage des technologies mentionnées comme 4G (oui, HSPA+ est aussi 4G). Mais il serait quand même plus correct d'appeler LTE la génération 3,5G, mais LTE-Avancé répond déjà pleinement aux exigences des organisations responsables et constitue véritablement un standard 4G. Mais pour éviter toute confusion, on l'appelle Vrai 4G(Real 4G) et c’est cette technologie qui remplacera massivement le LTE dans un futur très proche.

Tout d'abord, examinons les caractéristiques de vitesse du LTE-Advanced par rapport au LTE. Ce dernier, dans des conditions radio proches de l'idéal, permet d'atteindre des débits de pointe de 150 Mbit/s ; en pratique, en conditions urbaines, il atteint presque toujours 50 Mbit/s, ce qui est également cool. Malheureusement, la vitesse de pointe pour le LTE est un phénomène très rare dans notre monde, et plus le nombre d'abonnés sur le réseau est élevé, plus les vitesses réelles seront éloignées du pic. À son tour, la vitesse de téléchargement des données dans le réseau LTE-Advanced peut atteindre 1 Gbit/s à son apogée (lors des tests de démonstration, une vitesse réelle de 450 Mbit/s a été atteinte), même si en réalité il ne faut pas compter sur plus de 100 Mbit/s. Mbit/s, oui. Nous n'en avons pas besoin de plus pour l'instant.

Plus important encore est le fait que la technologie en question permet d'utiliser le réseau cellulaire de manière plus efficace et d'augmenter rapidement son débit de diverses manières, notamment en utilisant des femtocellules et des picocellules. Autrement dit, les opérateurs pourront améliorer facilement et assez rapidement la qualité de leurs réseaux en utilisant les capacités existantes et en les complétant par des stations de base peu coûteuses. Tous les équipements sont déjà disponibles et minutieusement étudiés.

Techniquement, LTE-Advanced ne peut pas être qualifié de complètement nouveau, car en fait, cette initiative combine plusieurs technologies disponibles sur le marché depuis plusieurs années :

• Agrégation de transporteurs- agrégation de porteurs.
• Multipoint coordonné permet à l'appareil de se connecter simultanément à plusieurs stations de base et d'augmenter la vitesse de transmission en téléchargeant ou en téléchargeant des données dans plusieurs flux.
• MIMO amélioré- utilisation de plusieurs antennes de réception et de plusieurs antennes d'émission. Dans ce cas, il s'agit de la prise en charge de MIMO 8x8 dans la liaison descendante (de la station de base vers les stations mobiles) et de MIMO 4x4 dans la liaison montante (de la station mobile vers la station de base).
• Nœuds relais- prise en charge des nœuds relais. Ils peuvent combler efficacement les lacunes de couverture et améliorer les conditions radio pour les utilisateurs situés aux limites des cellules.

Ensemble, ces technologies permettent d'augmenter la vitesse de l'Internet mobile, d'améliorer la stabilité de la connexion et, en général, de rendre le travail sur Internet beaucoup plus confortable, y compris dans les conditions de déplacement à grande vitesse (par exemple, dans une voiture , bus ou train). La dernière nuance est une limitation très sérieuse pour les réseaux 3G, car elle réduit considérablement la qualité de la communication. De plus, LTE-Advanced offre des délais minimes dans la transmission des paquets, jusqu'à 5 ms. Autrement dit, vous pouvez jouer confortablement à des jeux en ligne via un réseau mobile.

Quant à la transmission vocale, comme dans le cas du LTE, il est possible de travailler en mode VoIP ou d'utiliser pour cela les réseaux 2G/3G en parallèle. C'est cette dernière option qui a pris racine en Russie, même si des travaux sont en cours pour passer au VoLTE plus avancé (c'est-à-dire VoIP).

La principale raison de l’adoption rapide du LTE-Advanced est la possibilité d’utiliser les réseaux et équipements existants pour déployer la True 4G. De plus, Yota a été le premier au monde à lancer cette technologie sur un réseau commercial, ce qui remonte à 2012. 12 stations de base ont été impliquées dans les travaux, ce qui, bien entendu, n'a pas pu offrir aux utilisateurs les avantages de la technologie. En février 2014 Mégaphone a lancé le réseau LTE-Advanced au sein du Garden Ring de Moscou, combinant des bandes en une seule bande, ce qui a un bon effet sur l'augmentation de la vitesse maximale possible, mais a peu d'impact sur l'expérience utilisateur (ces vitesses maximales restent disponibles uniquement dans un 30 mètres de la BS). Et en août de la même année, cela a fonctionné rapidement Ligne droite et a lancé un réseau LTE à Moscou, combinant des bandes de 2 bandes - la bande 7 (2,6 GHz) et la bande 20 (800 MHz) - avec une vitesse maximale allant jusqu'à 115 Mbit/s vers l'abonné (c'est environ 14 Mo/s - comme à la maison sur un fil). La combinaison des bandes hautes et basses en un seul canal est la manifestation idéale du LTE-Advanced : il vous permet de combiner des vitesses élevées avec bonne couverture. C'est la possibilité de combiner et d'utiliser simultanément plusieurs fréquences qui est à la base de la technologie considérée. Désormais en pratique cela est possible pour 2 ou 3 bandes ; à l'avenir, l'opérateur pourra combiner toutes ses fréquences disponibles pour organiser un canal de communication avec un abonné.

Les réseaux LTE-Advanced sont activement déployés aujourd'hui et leurs capacités devraient durer longtemps. En effet, la tâche des opérateurs est désormais de ne pas ralentir, d'augmenter leur parc d'équipements, d'améliorer la qualité des services fournis et d'étendre la couverture de leurs réseaux. Avec une densité de stations de base suffisamment élevée, le LTE-Advanced pourrait bien remplacer l'Internet domestique filaire, et c'est une question d'avenir proche.

Même si c'est l'avenir déjà disponible dans les grandes villes russes. Plus précisément, voici comment Ligne droite a commenté la mise en œuvre du LTE-Advanced et le développement des technologies mobiles en Russie en général :

Aujourd'hui, l'une des technologies LTE-A - Carrier Aggregation (agrégation de transporteurs) est disponible sur le réseau Beeline dans tout Moscou. Et nos clients possédant des smartphones prenant en charge la 4G+ l’utilisent déjà activement. Cependant, le LTE-A ne consiste pas seulement à combiner des bandes de fréquences. Les perspectives de développement de ce domaine pour notre entreprise sont bien plus larges ! Nos réseaux sont déjà prêts à lancer presque toutes les technologies liées au LTE-A ; il ne reste plus qu'à attendre que les appareils des abonnés qui les prennent en charge apparaissent sur le marché.

Il convient de noter que le développement de cette technologie se produit parallèlement à la nouvelle augmentation de la puissance des réseaux 3G et 4G. En 2014, le nombre de stations LTE rien qu'à Moscou a été multiplié par 2,7 ! Le réseau 3G continue non seulement de se construire, mais se modernise également. Par exemple, le DC-HSPA+ est déjà à 42 Mbit/s, et non à 3 ou 7 Mbit/s comme c'était le cas il y a plusieurs années.

Si tu parles de mise en œuvre du LTE dans d'autres régions de Russie, alors la situation est un peu plus compliquée qu'à Moscou, mais les entreprises travaillent également dans ce sens. Les experts voient la situation comme suit :

En règle générale, la diffusion de ces technologies dépend de deux facteurs importants : la disponibilité des appareils d'abonné prenant en charge les fréquences russes LTE-A et les fréquences libres elles-mêmes. Pour l'instant marché russe les gadgets ne peuvent pas se vanter d'une large gamme de smartphones prenant en charge LTE-A, pour faire simple, le nombre de ces modèles peut être compté sur une seule main. D’un autre côté, se pose également le problème de la disponibilité de fréquences adaptées. L'agrégation de porteuses dans sa forme idéale est la combinaison de toutes les fréquences des opérateurs. Toutefois, les fréquences peuvent être utilisées par l’armée et l’aviation. Le lancement de la technologie LTE-A dans d’autres régions dépend donc de mesures visant à libérer des fréquences. Actuellement, la technologie fonctionne sur les fréquences déjà libres de la bande 800 à Moscou.

D’ailleurs, le nom même de la technologie Long Term Evolution se traduit par « Évolution à long terme", donc la norme a été initialement développée des années à l'avance, mais l'homme ne reste pas immobile, et tôt ou tard de nouvelles technologies viendront qui changeront le monde. Nous en parlerons ci-dessous.

3. La prochaine étape, révolutionnaire

Devons-nous nous attendre à une sorte de percée technologique révolutionnaire dans un avenir proche ? transmission mobile données? Par exemple, abandonner l'architecture traditionnelle des réseaux télécoms, dont les bases ont été posées lors de l'élaboration des standards de première génération (NMT, GSM) ? Peut-être qu’un tel bond se produira après 2020 avec l’avènement des réseaux mobiles de cinquième génération.

Jusqu’à présent, on en sait peu, car nous assistons aujourd’hui seulement à l’émergence des technologies qui constitueront la base du futur Internet mobile. Même la norme officielle 5G n'existe toujours pas. Cependant, il existe déjà plusieurs directions dans lesquelles les futurs réseaux mobiles se développeront. Discutons-en.

Que nous apportera la 5G ? Tout d’abord, c’est un autre bond en avant dans la vitesse d'échange de données, au moins d'un ordre de grandeur. De plus, les délais de traitement des demandes seront réduits et la capacité du réseau augmentera considérablement (plus de connexions et volume de transfert de données accru, même au sein d'une seule station de base).

Deuxième point important- se concentrer sur l'abonné et non sur les stations de base. Aujourd'hui, si une personne voit un signal réseau faible, elle essaie de se rapprocher de la station de base pour améliorer la qualité de la communication. Et avec le meilleur signal possible et une charge minimale sur le réseau, l'utilisateur ne recevra toujours pas la vitesse maximale possible, mais seulement une option moyenne. Tout dépend des limites de la technologie, qui n'implique pas l'individualisation des abonnés. Dans les réseaux 5G, on s'attend à l'utilisation d'antennes dites intelligentes, capables de modifier le diagramme de rayonnement en fonction des besoins des abonnés dans des conditions spécifiques. Avec un nombre minimum d'abonnés, les données leur seront envoyées via un canal étroitement orienté, ce qui augmentera la vitesse de transfert des données.

Un développement ultérieur sera également Technologie MIMO. Désormais, les réseaux LTE utilisent principalement des configurations 2x2, c'est-à-dire deux antennes pour la transmission des données au niveau de la station de base et deux pour la réception sur l'appareil de l'abonné. Dans les réseaux 5G, leur nombre devrait augmenter considérablement pour augmenter la vitesse d'échange de données. Une autre façon de procéder consiste à augmenter la largeur du canal de fréquence. Étant donné que les opérateurs sont déjà « encombrés » dans les gammes de fréquences actuellement utilisées (même 20 MHz de spectre continu est un luxe), il est nécessaire de passer à des gammes plus élevées - jusqu'à ondes millimétriques(30 GHz et plus). Cependant, il ne faut pas oublier qu'avec une augmentation de la fréquence de fonctionnement, en raison des caractéristiques de propagation des ondes radio, la portée de communication diminue, ce qui peut imposer un certain nombre de restrictions (la taille de la cellule diminue). En revanche, il n’est absolument pas nécessaire de réaliser un revêtement continu dans toutes les gammes.

Naturellement, les nouveaux réseaux mobiles signifient non seulement une augmentation banale de la capacité et des vitesses, mais aussi une utilisation efficace des ressources disponibles. Par exemple, la mise en œuvre du concept appareil à appareil(appareil à appareil). La situation est familière lorsque des personnes se trouvent à une courte distance les unes des autres, disons de 10 à 20 mètres, et qu'elles doivent en même temps communiquer par téléphone ou transférer des données via un réseau cellulaire. Le concept mentionné implique l'interaction directe des appareils, et seuls les tarifs des appels passeront par le réseau, ce qui soulagera considérablement la charge des stations de base.

La sécurité pour la santé humaine et l’efficacité énergétique sont également des éléments importants des futurs réseaux, mais ce ne sont déjà que des détails.

De quelle 5G disposons-nous déjà aujourd’hui ?? Une vitesse de transfert de données énorme, qui jusqu'à présent n'est atteinte que dans des conditions de laboratoire, mais c'est là que toutes les normes précédentes ont commencé. Donc Samsung Électronique développe activement sa propre norme 5G, dans le cadre de laquelle il a atteint des vitesses de transfert de données en 7,5 Gbit/s(940 Mo/sec) avec une connexion fixe et 1,2 Gbit/s(150 Mo/s) dans une voiture roulant à grande vitesse 150km/h.

Dans le réseau mobile de cinquième génération, la société coréenne utilise la fréquence 28 GHz, et elle développe cette direction depuis plusieurs années. La première démonstration publique a eu lieu en 2013, puis Samsung a montré le résultat de la transmission de données sans fil sur le réseau 5G au niveau de 1 Gbit/s - un record qu'il a désormais dépassé de 7,5 fois.

L’Europe, en particulier, n’est pas en reste par rapport aux Asiatiques Éricsson a déjà développé un certain nombre de technologies qui seront très demandées dans les futurs réseaux mobiles. Il s'agit de Double connectivité 5G-LTE Et Connectivité multipoint 5G. Le premier permet à l'appareil de communiquer avec les réseaux LTE et 5G en mode de commutation unique pour mettre en œuvre une transition transparente entre eux. Ceci est important pour prendre en charge différents spectres de fréquences et être efficace travail simultané deux normes. Compte tenu de la taille potentiellement réduite des cellules 5G, il ne faut pas s’attendre à une couverture mondiale de tels réseaux au cours de leurs premières années d’existence. C’est là que la possibilité d’exploiter simultanément et de manière transparente deux normes s’avère utile.

Concernant Connectivité multipoint 5G, alors c'est déjà l'une des technologies uniquement pour la nouvelle norme. Il permet à l'appareil de se connecter simultanément à deux stations de base et d'augmenter la vitesse de transfert en téléchargeant les données en plusieurs flux. Le fait est que la possibilité d’augmenter la capacité du réseau en ajoutant différents types de stations de base dans le cas de la 5G sera utilisée encore plus activement que dans le cas du LTE-Advanced et que la connectivité multipoint 5G pourrait devenir une technologie clé pour augmenter les vitesses d’échange de données.

Malheureusement, Samsung et Ericsson tirent chacun dans leur propre direction et utilisent des technologies différentes pour le transfert de données. Pour les Européens, ce sont des stations de base fonctionnant sur la fréquence 15 GHz. Jusqu'à présent, Ericsson a réussi à atteindre une vitesse maximale dans des conditions de laboratoire 5 Gbit/s dans un réseau 5G fonctionnel.

Mais il y en a aussi un chinois Huawei avec sa propre décision, mais elle n'a pas encore développé cette question. En général, nous disposons actuellement à nouveau de plusieurs normes 5G potentielles qui, à l'avenir, ne pourront que compliquer la vie des consommateurs et des fabricants d'appareils finaux si elles sont mises en œuvre simultanément. En revanche, certaines technologies de nouvelle génération peuvent être testées sur les réseaux existants ou y seront introduites dans un futur proche. De plus, La Russie participe également activement au développement de la 5G:

"VimpelCom" au niveau du groupe de sociétés VimpelCom Ltd. participe activement à l'élaboration de recommandations sur les normes de réseau 5G dans le cadre du NGMN et coopère dans ce sens avec les principaux fournisseurs d'équipements de réseau. Il est encore prématuré de parler de la construction de réseaux 5G, car de nombreuses questions restent ouvertes en matière de normalisation. Mais nous pouvons déjà parler en toute sécurité de l'introduction dans les réseaux existants d'éléments et de mécanismes qui seront utilisés dans les réseaux 5G. En particulier, l'agrégation d'opérateurs de différentes bandes et certaines autres fonctions qui constitueront la base des réseaux 5G sont déjà une réalité pour VimpelCom.
Commentaire des spécialistes de Beeline

Mais j'aimerais une sorte de mondialisation, et le patron de Tesla et l'excentrique milliardaire Sir travaillent dans ce sens Richard Branson. Ils sont concurrents les uns des autres et le développement de Musk semble plus prometteur dans le cadre du sujet considéré.

4. Internet mondial

Branson et son projet UnWeb consiste à lancer 700 satellites en orbite basse (1 200 km) pour fournir Internet aux endroits difficiles d'accès de la planète et aux pays du tiers monde où il est problématique de développer les réseaux mobiles et de fibre optique traditionnels. En général, nous parlons d'un accès mondial au Réseau, qui peut être utilisé dans la jungle dense de l'Amazonie, à des milliers de mètres d'altitude dans les montagnes et à bord de n'importe quel avion. Si le projet démarre avec succès, le nombre de satellites pourra être porté à 2 400. Certes, Branson ne mentionne pas les technologies qui seront utilisées pour l'échange de données, mais il n'a pas l'intention de traîner les pieds avec le projet. Il pourrait donc s’agir de développements LTE-Advanced existants. Actuellement, le budget du projet est fixé à 2 milliards de dollars.

À son tour Elon Musk n'est pas pressé et déclare que son entreprise similaire ne démarrera pas avant 2020 et qu'il a l'intention d'investir au moins 10 milliards de dollars. L'idée est la même : envelopper la planète d'un réseau de satellites en orbite basse, mais le patron de Tesla et SpaseX parle immédiatement d'Internet mondial, et non de couvrir des endroits difficiles d'accès avec le réseau. De plus, l'objectif principal du projet est d'assurer les communications avec la future ville martienne et de gagner de l'argent pour son développement. Oui, Musk ne perd pas son temps en bagatelles. Si nous voulons fabriquer une voiture électrique, alors ce sera la meilleure au monde. Si vous créez des vaisseaux spatiaux, ils seront réutilisables et permettront de voyager vers Mars.

Ainsi, compte tenu de tout ce qui précède, nous devrions compter sur l’utilisation des dernières technologies de télécommunications dans les satellites de Musk, qui pourraient bien devenir la base du futur système Internet mondial de la planète.

Aujourd’hui, alors que le monde s’efforce de se mondialiser et qu’Internet virtualise de nombreux processus qui n’étaient jusqu’à récemment disponibles que dans les villes de plus d’un million d’habitants, cette question [de la mondialisation] est particulièrement pertinente. La technologie peut non seulement développer les affaires et faciliter la communication. Leur rôle est bien plus important. Et l’une des composantes est sociale.

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Ministère de l'Éducation et des Sciences de la Fédération de Russie

Établissement d'enseignement budgétaire de l'État fédéral d'enseignement professionnel supérieur Université polytechnique nationale de recherche de Perm

Faculté de PMM Département de VMM

Spécialité (direction) IST

Technologies mobiles

Effectué :

Étudiant du groupe IST-12

Idogova E.A.

Vérifié:

Professeur

Gorokhov A. Yu.

Perm 2015

Introduction

internet téléphone intelligent communication mobile

Les technologies mobiles répondent à presque tous les besoins d'un utilisateur d'appareil mobile moderne : de la lecture d'actualités sur divers sujets, au visionnage de vidéos, d'émissions en direct et exclusives, d'informations sur le marché à communication sociale, partage de photos et de vidéos personnalisées, création de votre propre contenu.

Pertinence du sujet

Grâce au progrès technologique, de nombreux nouveaux développements apparaissent presque chaque jour dans le domaine des technologies mobiles. Parfois, cela arrive si vite qu’il peut être difficile de suivre toutes les nouvelles technologies. Les innovations mobiles se propagent à un rythme incroyablement rapide et pour suivre leur rythme, vous devez suivre leur émergence et les maîtriser en temps opportun. Puisque de plus en plus d'opportunités apparaissent à chaque fois et que ce qui prenait auparavant beaucoup de temps se fait désormais en quelques minutes, et c'est si important dans le rythme du monde moderne.

Problèmes problématiques :

· Qu'attendre des nouveaux produits mobiles à l'avenir ?

· Dans quelle mesure seront-ils sûrs et fonctionnels ?

· Pourquoi les nouveaux produits dans le domaine des technologies de l'information mobiles sont-ils très demandés ?

1. Principales orientations dans le domaine des technologies mobiles

Aujourd'hui, vers le mobile informatique peut être attribué:

· GSM et UMTS sont des standards de communication,

· WAP est un protocole grâce auquel vous pouvez accéder à Internet depuis un téléphone mobile,

· GPRS et EDGE - technologies de transmission de données,

· Wi-Fi - réseaux Internet mobiles sans fil,

· GPS - système satellitaire la navigation,

· WiMAX est une technologie de télécommunications mobiles qui fonctionne sur le principe du Wi-Fi et permet d'accéder à Internet

· Une nouvelle génération de communications fait également son apparition : le réseau 4G.

GSM (du nom du groupe Groupe Special Mobile, rebaptisé plus tard Global System for Mobile Communications) (russe SPS-900) est une norme mondiale pour les communications cellulaires mobiles numériques, avec répartition dans le temps (TDMA) et répartition en fréquence (FDMA). Développé sous les auspices de l’Institut européen de normalisation des télécommunications (ETSI) à la fin des années 1980.

GSM fait référence aux réseaux de deuxième génération (2 génération) (1G - communications cellulaires analogiques, 2G - communications cellulaires numériques, 3G - communications cellulaires numériques à large bande, commutées par des réseaux informatiques polyvalents, y compris Internet).

Les téléphones mobiles sont produits avec prise en charge de 4 fréquences : 850 MHz, 900 MHz, 1 800 MHz, 1 900 MHz.

En fonction du nombre de bandes, les téléphones sont divisés en classes et variations de fréquence en fonction de la région d'utilisation.

* Mono-bande - le téléphone peut fonctionner dans une seule bande de fréquences. Actuellement non produit, mais il est possible de sélectionner manuellement une plage de fréquences spécifique sur certains modèles de téléphones, par exemple le Motorola C115, ou à l'aide du menu d'ingénierie du téléphone.

* Double bande - pour l'Europe, l'Asie, l'Afrique, l'Australie 900/1800 et 850/1900 pour l'Amérique et le Canada.

* Tri-bande - pour l'Europe, l'Asie, l'Afrique, l'Australie 900/1800/1900 et 850/1800/1900 pour l'Amérique et le Canada.

* Quad Band - prend en charge toutes les bandes 850/900/1800/1900.

La norme GSM utilise la modulation GMSK avec une bande passante normalisée VT - 0,3, où B est la bande passante du filtre à un niveau de moins 3 dB, T est la durée d'un bit d'un message numérique.

Le GSM est de loin le standard de communication le plus répandu. Selon la GSM Association (GSMA), cette norme représente 82% du marché mondial des communications mobiles, 29% de la population globe utilise global Technologie GSM. La GSMA comprend actuellement des opérateurs dans plus de 210 pays et territoires.

L'UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) est une technologie cellulaire développée par l'Institut européen des normes de télécommunications (ETSI) pour l'introduction de la 3G en Europe. La méthode utilisée pour transmettre les données à travers l'espace aérien est la technologie W-CDMA, normalisée conformément au projet 3GPP, la réponse des scientifiques et des fabricants européens à l'exigence IMT-2000, publiée par l'Union internationale des télécommunications comme un ensemble de critères minimaux pour un réseau cellulaire de troisième génération.

Afin de le distinguer des solutions concurrentes, l'UMTS est aussi souvent appelé 3GSM afin de souligner l'appartenance de la technologie aux réseaux 3G et sa continuité dans les évolutions avec les réseaux GSM.

Wireless Application Protocol (WAP) (anglais : Wireless Application Protocol - protocole de transfert de données sans fil). Le protocole a été créé spécifiquement pour les réseaux GSM, où il est nécessaire d'établir une communication entre des appareils portables (téléphones mobiles, PDA, pagers, appareils radio bidirectionnels, smartphones et autres terminaux) avec Internet. Le WAP est né de la fusion de deux technologies de réseau : la transmission de données numériques sans fil et Internet. Grâce au WAP, un utilisateur d'appareil mobile peut télécharger n'importe quelle donnée numérique depuis Internet. Parallèlement au WAP, pour pouvoir afficher du contenu mobile sur des écrans monochromes (et plus tard quatre et huit couleurs) d'appareils mobiles, WML a été créé dans un style d'écriture similaire à HTML, mais beaucoup plus léger et spécialisé pour les appareils mobiles. niveau faible technologies prises en charge.

GPRS (General Packet Radio Service) est un module complémentaire à la technologie de communication mobile GSM qui permet la transmission de données par paquets. Le GPRS permet à l'utilisateur d'un réseau cellulaire d'échanger des données avec d'autres appareils du réseau GSM et avec des réseaux externes, dont Internet. Le GPRS implique une facturation basée sur le volume d'informations transmises/reçues, et non sur le temps passé en ligne.

Lors de l'utilisation du GPRS, les informations sont collectées par paquets et transmises via des canaux vocaux actuellement inutilisés. Cette technologie implique une utilisation plus efficace des ressources du réseau GSM. Dans ce cas, quelle est exactement la priorité de transmission - trafic vocal ou transmission de données - est choisie par l'opérateur télécom. La Troïka fédérale en Russie utilise la priorité inconditionnelle du trafic vocal sur les données, de sorte que la vitesse de transmission dépend non seulement des capacités de l'équipement, mais également de la charge du réseau. La possibilité d'utiliser plusieurs canaux à la fois offre des taux de transfert de données assez élevés ; le maximum théorique avec tous les intervalles de temps TDMA occupés est de 171,2 kbit/s. Il existe différentes classes de GPRS, qui diffèrent par la vitesse de transfert des données et la possibilité de combiner le transfert de données avec un appel vocal simultané.

La transmission des données est divisée en directions « liaison descendante » (DL) – du réseau vers l'abonné, et « liaison montante » (UL) – de l'abonné au réseau. Les terminaux mobiles sont divisés en classes en fonction du nombre d'intervalles de temps utilisés simultanément pour transmettre et recevoir des données. Les téléphones modernes (juin 2006) prennent en charge jusqu'à 4 intervalles de temps simultanément pour la réception en liaison descendante (c'est-à-dire qu'ils peuvent recevoir 85 kbit/s en utilisant le schéma de code CS-4) et jusqu'à 2 pour la transmission en liaison montante (classe 10 ou 4+2 au total). 5). Les téléphones les plus récents (février 2009) prennent en charge la classe 12 (ou 4+4, 5 au total).

Un abonné connecté au GPRS dispose d'un canal virtuel, qui devient réel lors de la transmission du forfait, et le reste du temps est utilisé pour transmettre les forfaits d'autres utilisateurs. Étant donné que plusieurs abonnés peuvent utiliser un canal, une file d'attente pour la transmission des paquets peut se produire et, par conséquent, un retard de communication. Par exemple, une version moderne du logiciel de contrôleur de station de base permet l'utilisation simultanée d'un créneau horaire par seize abonnés à des moments différents et jusqu'à 5 (sur 8) créneaux horaires sur une fréquence, pour un total de 80 abonnés utilisant GPRS sur un canal de communication (la vitesse maximale moyenne est de 21, 4*5/80 = 1,3 kbit/s par abonné). Un autre cas extrême consiste à regrouper les plages horaires en une seule continue avec déplacement des abonnés voix vers d'autres fréquences (le cas échéant et en tenant compte de la priorité). Dans ce cas, un téléphone fonctionnant en mode GPRS reçoit tous les paquets sur la même fréquence et ne perd pas de temps à basculer. Dans ce cas, le taux de transfert de données atteint le maximum possible, comme décrit ci-dessus, 4+2 plages horaires (classe 10) ou 4+4 (classe 12).

La technologie GPRS utilise la modulation GMSK. En fonction de la qualité du signal radio, les données envoyées par voie hertzienne sont codées à l'aide de l'un des schémas à 4 codes (CS1--CS4). Chaque schéma de code est caractérisé par une redondance de codage et une immunité au bruit et est sélectionné automatiquement en fonction de la qualité du signal radio. La technologie EDGE fonctionne selon le même schéma et utilise le même équipement. Mais à l’intérieur de la plage horaire EDGE, un emballage d’informations différent, plus dense, est utilisé (modulation 8PSK).

· EDGE (EGPRS) (Enhanced Data rate for GSM Evolution) est une technologie numérique de transmission de données sans fil pour les communications mobiles, qui fonctionne comme un module complémentaire sur les réseaux 2G et 2,5G (GPRS). Cette technologie fonctionne dans les réseaux TDMA et GSM. Pour prendre en charge EDGE dans un réseau GSM, certaines modifications et améliorations sont nécessaires. EDGE a été introduit pour la première fois en 2003 en Amérique du Nord.

· En plus du GMSK (Gaussian minimum-shift keying), EDGE utilise la modulation 8PSK (8 Phase Shift Keying) pour cinq des neuf schémas de code (MCS). EDGE reçoit un mot de 3 bits pour chaque changement de phase de porteuse. Cela augmente efficacement (en moyenne 3 fois par rapport au GPRS) la vitesse globale fournie par le GSM. EDGE, comme GPRS, utilise un algorithme adaptatif pour modifier les ajustements de modulation et de schéma de code (MCS) en fonction de la qualité du canal radio, ce qui, en conséquence, affecte la vitesse et la stabilité de la transmission des données. De plus, EDGE introduit une nouvelle technologie que le GPRS ne possédait pas - la redondance incrémentale - grâce à laquelle, au lieu de renvoyer les paquets endommagés, des informations redondantes supplémentaires sont envoyées et accumulées au niveau du récepteur. Cela augmente la possibilité de décoder correctement un paquet endommagé.

· EDGE offre des vitesses de transmission de données allant jusqu'à 474 kbps en mode de commutation de paquets (8 intervalles de temps x 59,2 kbps sur le schéma de codage MCS-9), répondant ainsi aux exigences de l'UIT pour les réseaux 3G. Cette technologie a été adoptée par l'UIT dans le cadre de la famille IMT-2000 de normes 3G. Il étend également la technologie de données à commutation de circuits HSCSD, augmentant ainsi la capacité du service.

· Options BORD :

· ECSD - via le canal CSD

· EHSCSD - via le canal HSCSD

· EGPRS - via le canal GPRS

· Bien que EDGE ne nécessite pas de modifications matérielles dans la partie NSS du réseau GSM, le sous-système de station de base (BSS) doit être mis à niveau - il est nécessaire d'installer des émetteurs-récepteurs prenant en charge EDGE (modulation 8PSK) et de mettre à jour leur logiciel. Les téléphones eux-mêmes doivent également fournir une prise en charge matérielle et logicielle pour les schémas de modulation et de codage utilisés dans EDGE (le premier téléphone portable prenant en charge EDGE (Nokia 6200) a été lancé en 2002).

· Wi-Fi est une marque commerciale de Wi-Fi Alliance pour les réseaux sans fil basés sur la norme IEEE 802.11. Sous l'abréviation Wi-Fi (de l'expression anglaise Wireless Fidelity, qui peut être traduite littéralement par « qualité sans fil » ou « précision sans fil »), toute une famille de normes pour la transmission de flux de données numériques sur des canaux radio est actuellement en cours d'élaboration.

· Tout équipement conforme à la norme IEEE 802.11 peut être testé par la Wi-Fi Alliance et recevoir le certificat approprié et le droit d'appliquer le logo Wi-Fi.

· Généralement, un schéma de réseau Wi-Fi contient au moins un point d'accès et au moins un client. Il est également possible de connecter deux clients en mode point à point (Ad-hoc), lorsque le point d'accès n'est pas utilisé, et les clients sont connectés via des adaptateurs réseau « directement ». Le point d'accès transmet son identifiant de réseau (SSID (anglais) russe) à l'aide de paquets de signalisation spéciaux à une vitesse de 0,1 Mbit/s toutes les 100 ms. Donc 0,1 Mbit/s -- vitesse la plus basse transfert de données pour le Wi-Fi. Connaissance SSID du réseau, le client peut savoir si une connexion à un point d'accès donné est possible. Lorsque deux points d'accès avec des SSID identiques sont à portée, le récepteur peut choisir entre eux en fonction des données sur la force du signal. Norme Wi-Fi donne au client une totale liberté dans le choix des critères de connexion. Le principe de fonctionnement est décrit plus en détail dans le texte officiel de la norme.

· Cependant, la norme ne décrit pas tous les aspects de la création de réseaux Wi-Fi locaux sans fil. Ainsi, chaque équipementier résout ce problème à sa manière, en utilisant les approches qu'il considère comme les meilleures d'un point de vue ou d'un autre. Il est donc nécessaire de classifier les méthodes de construction de réseaux locaux sans fil.

· Sur la base de la méthode de combinaison des points d'accès en un seul système, on peut distinguer :

· Points d'accès autonomes (également appelés autonomes, décentralisés, intelligents)

· Points d'accès fonctionnant sous le contrôle d'un contrôleur (appelé aussi « léger », centralisé)

· Sans contrôleur, mais pas autonome (géré sans contrôleur)

· Selon le mode d'organisation et de gestion des chaînes radio, on distingue les réseaux locaux sans fil :

· Avec paramètres de canal radio statiques

· Avec paramètres de canal radio dynamiques (adaptatifs)

· Avec une structure « couches » ou multicouches de canaux radio

GPS (anglais Global Positioning System - global positionnement system, lire GPS) est un système de navigation par satellite qui permet de mesurer la distance, le temps et de déterminer l'emplacement dans le système de coordonnées mondial WGS 84. Permet n'importe où sur la Terre (à l'exclusion des régions circumpolaires), dans presque par tous les temps, ainsi que dans l'espace proche de la Terre, déterminez l'emplacement et la vitesse des objets. Le système a été développé, mis en œuvre et exploité par le ministère américain de la Défense et est actuellement disponible pour une utilisation civile. Tout ce dont vous avez besoin est un navigateur ou un autre appareil (par exemple un smartphone) doté d'un récepteur GPS.

Le GPS se compose de trois segments principaux : espace, contrôle et utilisateur. Satellite GPS diffusent un signal depuis l’espace, et tous les récepteurs GPS utilisent ce signal pour calculer leur position dans l’espace à l’aide de trois coordonnées en temps réel.

Le segment spatial comprend 32 satellites en orbite terrestre moyenne.

Au 1er juin 2014, seuls 29 engins spatiaux étaient utilisés aux fins prévues. Au stade de la mise en service d'un vaisseau spatial dans le système, 2 vaisseaux spatiaux ont été retirés pour maintenance.

Le segment de contrôle comprend une station de contrôle principale et plusieurs stations supplémentaires, ainsi que des antennes au sol et des stations de surveillance, dont certaines partagent des ressources avec d'autres projets.

Le segment des utilisateurs est représenté par les récepteurs GPS exploités par les agences gouvernementales et par des centaines de millions d'appareils appartenant à des utilisateurs ordinaires.

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) est une technologie de télécommunications développée pour fournir des communications sans fil universelles sur de longues distances pour une large gamme d'appareils (des postes de travail aux ordinateurs portables aux téléphones portables). Basé sur la norme IEEE 802.16, également appelée Wireless MAN (WiMAX doit être considéré comme un nom d'argot, car il ne s'agit pas d'une technologie, mais du nom du forum sur lequel Wireless MAN a été convenu).

Le nom « WiMAX » a été créé par le WiMAX Forum, une organisation fondée en juin 2001 dans le but de promouvoir et de développer Technologie WiMAX. Le forum décrit WiMAX comme « une technologie basée sur des normes qui fournit accès sans fil au réseau, une alternative aux lignes louées et au DSL. La vitesse maximale peut atteindre 1 Gbit/s par cellule.

La 4G (de l'anglais quatrième génération - quatrième génération) est une génération de communications mobiles aux exigences accrues. La quatrième génération comprend des technologies prometteuses qui permettent de transmettre des données à des vitesses supérieures à 100 Mbit/s pour les abonnés mobiles et à 1 Gbit/s pour les abonnés fixes. A titre de comparaison, dans les réseaux 3G, actuellement déployés principalement en Asie, aux États-Unis et en Europe, les vitesses de transfert de données varient de 7 à 14 Mbit/s.

Les technologies LTE Advanced (LTE-A) et WiMAX 2 (WMAN-Advanced, IEEE 802.16m) ont été officiellement reconnues comme normes de communication sans fil 4G (IMT-Advanced) de quatrième génération par l'Union internationale des télécommunications lors d'une conférence à Genève en 2012.

Appareils mobiles:

* Les téléphones intelligents

* Comprimés

* Ordinateurs portables

* Montres intelligentes et plus

Smartphone (anglais : smartphone - smart phone) est un téléphone doté des fonctionnalités d'un ordinateur personnel.

Bien que les téléphones mobiles aient presque toujours des fonctions supplémentaires (calculatrice, calendrier), au fil du temps, de plus en plus de modèles intelligents ont été lancés pour mettre l'accent sur les fonctionnalités accrues et Puissance de calcul De tels modèles ont inventé le terme « smartphone ». À l'ère de la popularité croissante des PDA, des PDA dotés de fonctions de téléphonie mobile ont commencé à être produits ; ces appareils étaient appelés communicateurs. Actuellement, la division entre smartphones et communicateurs n'est pas pertinente ; les deux termes signifient la même chose.

Les smartphones diffèrent des téléphones mobiles classiques en ce sens qu'ils disposent d'un système d'exploitation assez développé, ouvert au développement de logiciels par des développeurs tiers (le système d'exploitation des téléphones mobiles classiques est fermé aux développeurs tiers). L'installation d'applications supplémentaires peut améliorer considérablement les fonctionnalités des smartphones par rapport aux téléphones mobiles classiques.

2. Entreprises leaders

Les marins appellent le vaisseau amiral le navire sur lequel se trouve un amiral qui dirige l'escadron. Dans le monde des technologies mobiles, le mot « produit phare » a à peu près la même signification : c'est le nom donné au smartphone le plus « avancé », qui utilise les meilleurs développements du constructeur. De tels modèles offrent aux propriétaires un maximum d’opportunités et établissent des références par rapport auxquelles les autres entreprises sont mesurées. Les gens commencent à parler des smartphones phares de marques connues bien avant leur mise en vente.

Samsung Galaxy S6 edge Fabriqué à partir de métal et de verre trempé, c'est le premier smartphone au monde doté d'un écran incurvé des deux côtés. L'écran incurvé offre au propriétaire de nouvelles fonctionnalités, notamment une indication lumineuse latérale lors de la réception de nouveaux appels et messages. Tous les produits phares de Samsung sont équipés d'un processeur Exynos à huit cœurs, de 3 Go de RAM et du meilleur écran Super AMOLED du secteur.

Sony Xperia Z3 Le smartphone est protégé de manière fiable contre l'eau et la poussière, avec lui, vous pouvez nager dans la piscine, prendre une douche, voire plonger, tout en utilisant un excellent appareil photo. Il convient également de noter les hautes performances et l'autonomie décente - l'appareil peut fonctionner quelques jours sans recharge.

HTC One M9 Outils utiles de HTC Eye Experience - photographiez avec deux caméras en même temps et prenez des selfies avec commandes vocales, et utilisez également des filtres pour les retouches avant la prise de vue. Le verre saphir ultra-fiable protège l’objectif d’un smartphone haut de gamme.

LG G3 Dual LTE Le modèle est équipé d'un excellent appareil photo avec mise au point laser.

Apple iPhone 6 PlusLe processeur puissant résout non seulement n'importe quel problème de manière efficace et rapide, mais également, grâce au coprocesseur de mouvement intégré, est capable d'exécuter des fonctions de fitness - surveiller la vitesse de mouvement et la distance parcourue. Cette liste est complétée par un écran Retina de haute technologie qui fournit des images époustouflantes et un appareil photo avec mise au point automatique rapide et stabilisation optique. Apple iPhone 6. Le capteur d'empreintes digitales intégré au bouton Accueil assure le plus haut niveau de sécurité et vous permet également d'effectuer des achats sur iTunes et l'AppStore.

YotaPhone 2La particularité de ce smartphone est qu'il dispose de deux écrans : un traditionnel sur le panneau avant et un noir et blanc, réalisé grâce à la technologie E-Ink, sur le panneau arrière. Cela attire l'attention sur le smartphone, permet de le personnaliser et permet d'augmenter la durée de vie de la batterie. Le panneau arrière avec un écran « à encre électronique » est pratique pour lire des livres.

RugGear RG970 Partner Les amateurs de sports extrêmes et de voyages, ainsi que les personnes travaillant dans des conditions difficiles, rêvent de tels smartphones. RugGear RG970 Partner est protégé de manière fiable contre la poussière, la saleté et l'humidité et peut survivre non seulement aux impacts et aux secousses accidentels, mais également aux chutes de grande hauteur. Dans le même temps, un niveau élevé de protection n'est pas le seul avantage de cet appareil : il possède de bonnes caractéristiques techniques, de sorte que l'appareil peut être utilisé non seulement pour la communication et le travail, mais également pour le divertissement.

Lenovo Vibe Z2 Pro séduira particulièrement ceux qui s'intéressent à la prise de vue photo et vidéo. Si vous possédez un Lenovo Vibe Z2 Pro, vous pouvez abandonner l'appareil photo numérique en toute sécurité, car l'appareil photo du smartphone prend des photos nettement meilleures. La qualité photo est proche du professionnel, même si vous utilisez l'appareil photo dans un mauvais éclairage.

La batterie volumineuse du Nokia Lumia 930A garantit une autonomie décente sans recharge (la charge sans fil est prise en charge).

3. Technologies de pointe. Les principales nouveautés de 2015

La plus grande exposition de technologies mobiles s'est tenue à Barcelone du 1er au 5 mars. Chaque année, les plus grandes entreprises technologiques mondiales présentent leurs idées. À bien des égards, le Mobile World Congress (MWC) montre à quoi ressemblera l’année en termes de technologie mobile. L'exposition a présenté non seulement de nouveaux smartphones, mais également des développements plus innovants.

Casque réalité virtuelle HTC Vive. HTC le crée conjointement avec Valve, la société à l'origine du plus grand service de distribution numérique au monde. jeux d'ordinateur Vapeur. Vive utilise des capteurs et des lasers spéciaux pour enregistrer tous les mouvements humains. Vous pouvez vous promener dans la pièce, sauter, vous accroupir, incliner votre corps - dans l'espace virtuel, toutes vos actions seront copiées exactement et pratiquement sans délai.

Offrant la deuxième génération du casque Gear VR simultanément avec les smartphones de la série Galaxy S6, société Samsung n'a pas indiqué le moment de l'apparition de cet appareil de réalité virtuelle sur le marché de détail, soulignant d'emblée que les prototypes existants seront pour l'instant distribués uniquement entre développeurs. Le Gear VR de deuxième génération s'adapte non seulement plus confortablement à la tête, mais présente également une taille plus petite et un système de ventilation amélioré, et un connecteur USB est fourni pour recharger la batterie d'un smartphone connecté. Rappelons que Gear VR fonctionne en conjonction avec les Galaxy S6 et Galaxy S6 Edge.

Huawei a réussi à créer la plus belle smartwatch du monde. Vêtements Android. La diagonale est de 1,4 pouces et la résolution est de 400 x 400 pixels. La matrice est AMOLED, connue pour son contraste élevé et son efficacité énergétique. Le cadran est en verre saphir et est protégé des rayures, le cadre est en métal - acier inoxydable. Fonctionnellement, Android Wear vous permet de : visualiser les notifications, envoyer des SMS, effectuer une recherche vocale, etc.

Un autre nouveau produit intelligent intéressant du MWC 2015 est la LG Watch Urbane LTE. Extérieurement, il s'agit d'une version améliorée de la G Watch R de l'année dernière, mais en fait, elles en diffèrent considérablement. Urbane LTE fonctionne sur webOS, le propre système d'exploitation de LG (également utilisé dans les téléviseurs intelligents de cette société), plutôt que sur Android Wear. Cette solution a deux faces : d'une part, la montre perd son support « natif » des services Google, mais d'autre part, les développeurs peuvent doter l'appareil de fonctions qui ne sont pas disponibles sur les montres Wear. Par exemple, la prise en charge LTE.

La société Sony occupe une certaine partie marché prometteur des montres intelligentes, montrant au public la troisième génération de SmartWatch. Caractéristiques : grand écran de haute qualité, taille compacte, podomètre et GPS intégré.

Sony a également présenté les lunettes intelligentes Smart Eyeglass, qui pourraient devenir un autre concurrent digne de Google Glass. Les lunettes intelligentes de Sony contiennent deux projecteurs LED miniatures qui projettent des images sur des bandes holographiques sur les deux lentilles. La deuxième génération de Smart Eyeglass est déjà prête à être testée. Cette version contient déjà une caméra intégrée. De plus, grâce aux lunettes intelligentes Sony, il sera possible de suivre simultanément des informations sur les joueurs tout en regardant des compétitions sportives.

Touch ID, le scanner d'empreintes digitales d'Apple, a rendu le processus de déverrouillage des iPhones et iPads très simple. La société chinoise ZTE a trouvé comment rendre les choses encore plus faciles. Leur nouveau Grand smartphone Le S3 peut être déverrouillé avec vos yeux. Cette fonctionnalité s'appelle Sky Eye. Pour le configurer, l'utilisateur doit regarder en continu pendant huit secondes la bande verte qui monte et descend sur l'écran. À ce moment-là, le capteur biométrique Eyeprint ID, intégré à la caméra frontale, scanne et mémorise le « motif » du réseau de vaisseaux sanguins dans le blanc des yeux d’une personne.

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