Почему до сих пор нет доступа к высокоскоростному мобильному Интернету

 

Введение

Сиаваш Аламоути предлагает перспективный взгляд как на традиционную операторскую модель извлечения прибыли за счет оказания голосовых услуг, так и на дальнейшую эволюцию телекоммуникационной отрасли, включая ряд наблюдений, касающихся требований пользователей к мобильному Интернету, бизнес-процессов, сетей 3G и LTE, мобильного WiMAX и связанных вопросов. В статье нашло отражение и экспертное видение относительно царящих в индустрии заблуждений. Приводится перечень необходимых факторов для достижения успеха в развитии мобильного широкополосного доступа.

 

Мнение эксперта и оценка современного состояния мобильной промышленности

Сиаваша Аламоути можно смело отнести к ветеранам очень молодой отрасли. В начале 1990-х годов он участвовал в разработке протоколов передачи мобильных данных для нескольких компаний, включая AT&T Wireless. Принимал участие в создании технологий интеллектуальных Wi-Fi антенн и вертикальных приложений для беспроводных коммуникаций, использующих нелицензируемый частотный спектр. Больше всего известен изобретением «кода Аламоути», используемого во многих стандартах беспроводной связи. С приходом в 2004 году в Intel он оценил состояние сотовых технологий, найдя их, к сожалению, не слишком приспособленными для современных потребностей Интернета. Является почетным сотрудником Intel в подразделении Mobility Group и техническим директором подразделения Mobile Wireless Group. Курирует разработку всех стандартов беспроводной связи и смежных технологий Intel.

 

 

 

 

По мнению ученого, последние несколько лет сотовая промышленность находится в состоянии застоя по причинам своей сфокусированности на голосовых и низкоскоростных телекоммуникационных услугах, куда входят обмен текстовыми сообщениями и электронная почта. Несмотря на дорогостоящие тендеры на выделение частотного спектра, 3G-услуги передачи данных, такие как HSPDA и EV-DO, не оправдали надежды на потенциал высокоскоростного Интернета. Отрасль истратила огромное количество денег на лицензирование частот без какого-либо конкретного представления, какими должны быть новаторские продукты, способные перевернуть рынок и привлечь пользователей.

В результате, телекоммуникационная индустрия не совершила значительного прорыва в области предоставления мобильного интернет-доступа. Прошло 10 лет с момент выпуска стандартов 3GPP на 3G-протоколы W-CDMA и UMTS, но реальное появление мобильного Интернета для потребителей так и не случилось.

В подтверждение вышесказанного приведем некоторые статистические данные, собранные Screen Digest:

• Менее 9% из 186 млн абонентов 3G-услуг располагают мобильным широкополосным доступом. Те пользователи, у которых такой доступ все же имеется, заплатили операторам 3,6 млрд евро (5,1 млрд долларов) в 2008 году.
• Свыше 93% дохода 3G-операторов от передачи данных приходится на услуги обмена текстовыми сообщениями и только 6,8% — на сервисы мобильного Интернета.
• Вклад мобильного широкополосного доступа в мировой доход сотовой отрасли составляет всего лишь 1%.

 

Проблемы операторов: ограниченные сервисы и высокие доходы

Абоненты в США платят в среднем 50 долларов в месяц за доступ к мобильным службам на скорости 10-50 Кбит/с. В 2009 году наблюдается сдвиг в сторону высокоскоростных услуг передачи данных — во многом благодаря популярности iPhone. К сожалению, удобство работы с Интернетом на смартфонах отличается в худшую сторону, если сравнивать с веб-серфингом на компьютере или ноутбуке.
Не секрет, именно iPhone дал возможность более-менее комфортного интернет-серфинга: очень дружественный интерфейс и продуманный способ взаимодействия с пользователем тому лишь способствуют. iPhone доказал наличие прежде скрытого спроса на мобильный Интернет. Тем не менее слабость iPhone — в относительно низкой производительности в 3G-сетях, что в итоге и привело к ряду судебных разбирательств.

Дело в том, что AT&T блокирует приложения, потребляющие слишком много трафика в 3G-сетях: например, блокируется трафик Slingbox, устройства, подсоединенного к телевизионной сети, которое позволяет смотреть передачи вне зависимости от месторасположения абонента, в том числе и по мобильному телефону. Кроме того, запрещено использование iPhone в качестве модема, подключаемого к компьютеру или ноутбуку, поскольку это вызовет перегрузку 3G-сети, подвергнув опасности основной источник дохода оператора — голосовые сервисы и обмен SMS. В итоге, большинство пользователей iPhone обращается к Интернету не через мобильную 3G-сеть, а посредством хот-спотов Wi-Fi.

В январе 2009 года проведенное Cisco исследование показало, что пользователи смартфонов создают в 30 раз больше трафика, нежели пользователи обычных сотовых телефонов — ноутбуки же генерируют объем мобильных данных в 450 раз больший, чем владельцы смартфонов. Таким образом, налицо явный факт: мобильным интернет-пользователям необходимы широкие каналы. Увы, ничего подобного нет в принципе.

Скорость в мобильных сетях обычно составляет менее 1 Мбит/с для HSPA и EV-DO 3G-услуг передачи данных. При этом ни один североамериканский оператор не предлагает неограниченный доступ к 3G-интернету — иначе сеть переполнится и легко возникнет ситуация отказа в обслуживании для многих абонентов.

Типичный тарифный план на 3G-доступ обойдется в 60 долларов в месяц с объемом трафика, ограниченным в пределах 2-5 Гбайт. За дополнительные гигабайты придется доплачивать.

Сиаваш считает, что адекватной скоростью мобильного Интернета были бы показатели в 1-5 Мбит/с на нисходящем канале при ежемесячной плате не более 30 долларов.

 

 

 

 

Но именно в этом корень проблемы: в сотовых сетях, включая технологии 3G и 3G+, трудно реализовать низкую стоимость передачи данных. Поэтому, как полагает Сиаваш, остро назрела необходимость во внедрении 4G — нового поколения технологий мобильного широкополосного доступа, поскольку 3G не способны обеспечить полноценный мобильный доступ в Интернет. С этой целью Intel и сообщество WiMAX создали стандарт IEEE 802.16e для разработки удовлетворяющей пользовательским запросам технологии.
Мобильный WiMAX способен в значительной степени снизить стоимость передачи данных, параллельно увеличив пропускную способность сетей, особенно в сравнении с 3G-технологиями, такими как HSPDA/HSPA и EV-DO. Спектральная эффективность, недорогая инфраструктура, дешевые модемы — все это необходимо для адекватного по стоимости мобильного трафика. Мобильный WiMAX, чья пропускная способность в три раза выше HSPA, обеспечивает все вышеперечисленные условия. Не случайно операторы Clearwire в США и «Йота» в России предлагают неограниченный интернет-доступ по цене вдвое меньшей, нежели стоимость 3G-услуг, к тому же ограниченных по трафику.

 

Интернет должен стать мобильным

Многие отраслевые аналитики и стратеги уверены в будущем росте Интернета за счет мобильных широкополосных приложений, особенно развлекательного, информационного и образовательного характеров. В июне 2008 года Организация экономического сотрудничества и развития в отношении будущего Интернета заявила, что благодаря Интернету развиваются многие новые инициативы, поддерживающие в том числе активность экономики, финансовых рынков, здравоохранения, энергетики и транспорта. В ближайшем будущем беспроводные устройства, подключенные к Интернету, будут встроены в объекты, оборудование и сооружения, дабы реализовать возможность связи везде и всюду.

Потребители по всему миру требуют «настоящий» широкополосный Интернет, который смог бы обеспечить доступ к любому контенту, включая видео, графику и мультимедиа, на мегабайтных скоростях.

С ростом популярности видеосервисов типа YouTube назрела острая потребность в высоких скоростях. Действительно, появление новых проводных широкополосных технологий (DOCSiS 3.0, VDSL 2, FTTH/FTTP) — быстрый и правильный ответ отрасли, однако беспроводные технологии не должны запаздывать. Сейчас на стадии становлении находятся стандарты IEEE 802.16m и 3GPP LTE Advanced, предусматривающие мобильные скорости до 1 Гбит/с.

Конечно, не следует забывать о спросе на мобильный Интернет, при том что существует множество факторов тому препятствующих:

• Стоимость в расчете на бит данных в беспроводных сетях слишком высока в сравнении с расценками кабельного или DSL-интернета.
• В беспроводных сетях гораздо труднее увеличить скорость передачи данных, чем сделать это в проводных каналах.
• Потребители не понимают ни экономическую модель от продажи мобильных данных в сотовых сетях, ни существующие ограничения по ее использованию.
• Имели место быть множественные судебные процессы относительно выставления счетов по перерасходу трафика, сетевого нейтралитета операторов, конфиденциальности пользовательских данных.
• Производственно-сбытовая цепь операторов далеко не дружественна к розничным продажам абонентских устройств, так как изначально подогнана под реализацию телефонов через операторские каналы.
• Рост массового рынка мобильного Интернета требует внедрения новейших сервисов и создания новой парадигмы потребительского доступа, в корне отличающейся от нынешней операторской модели.
• Для массового внедрения мобильного широкополосного доступа стоимость в расчете на бит данных крайне важна в развивающихся странах в связи с низким уровнем среднего дохода на одного абонента (ARPU).

Невзирая на все указанные требования, Интернет остается главным двигателем экономики. По некоторым исследованиям, существует прямая зависимость между широкополосным доступом и валовым внутренним продуктом страны. Посему важны инновации, в том числе продвижение мобильного Интернета.

 

Что необходимо для успешного внедрения мобильного Интернета

Сиаваш Аламоути предлагает рассмотреть ключевые факторы, которые требуются для реализации успеха парадигмы мобильного Интернета:

• Повсеместная связь и открытые сети — в любое время, где угодно, в любом устройстве, с любыми приложениями и на любом типе сетей.
• Привлекательные единообразные расценки и гибкие тарифные планы.
• Приспособленная под потребителей розничная продажа устройств.
• Простой роуминг между операторами.
• Полноценный Интернет, а не мобильный урезанный его аналог.
• Мобильные устройства с открытой, как у персональных компьютеров, архитектурой: например, нетбуки и мобильные интернет-устройства (MID).
• Недорогие энергоэкономичные персональные компьютеры со встроенными модулями широкополосного доступа.
• Недорогие модемы.
• Достаточная пропускная емкость опорной магистрали, способная обслужить множество потребителей, работающих на мегабитных скоростях.

Как полагает Аламоути, главная цель мобильных операторов должна состоять в предоставлении повсеместного прозрачного доступа к широкополосному Интернету. Первым шагом на пути реализации потенциала и возможностей мобильного Интернета ставится инициатива сделать его полностью открытым. Речь идет о возможности использования любого устройства и любого приложения в любых сетях в любое время. Всевозможные ограничения и блокировки операторов должны быть сняты. Например, в по-настоящему открытой мобильной сети можно пользоваться бесплатным сервисом голосовой интернет-телефонии Skype или всеми возможностями упоминавшегося выше Slingbox без каких-либо ограничений и дополнительных платежей оператору.

Вместе с тем на повестке остается вопрос, связанный с потерей операторами существенной части дохода от оказания традиционных голосовых услуг, если на смену последним придут голосовые интернет-приложения типа Skype или Google Voice.

Мобильный WiMAX — всего лишь технология, и ей не под силу сломать традиции операторов, которые будут решать, делать или не делать сеть открытой. Тем не менее организация WiMAX Forum продвигает открытый широкополосный доступ и акцентирует внимание на технологических компонентах, которые позволят операторам создать новую сервисную парадигму и возможность розничной продажи устройств.

 

Будущее мобильного Интернета

Исследователь настаивает на том, чтобы мобильные операторы пересмотрели свои сервисы, попутно разработав гибкие тарифные планы так, чтобы последние получили одобрение буквально у каждого абонента. Добавление Интернету мобильности определило бы существенный экономический рост. Операторы могли бы получить дополнительный доход, покрывающий, кроме того, инвестиции в строительство 4G-сетей, если предоставили бы бесплатный и открытый доступ к некоторым важным для потребителей услугам.
В одном сценарии будущего мобильный интернет-доступ должен предоставляться бесплатно служащим правительственной, образовательной и сферы здравоохранения, поскольку сами эти организации могли бы выделять средства на дотированную оплату доступа. Другой сценарий несколько отличается: книги и прочий образовательный контент должен находиться в бесплатном мобильном доступе для зарегистрированных студентов общеобразовательных учреждений.

Операторам следует заниматься обеспечением возможности и доступности сетевых подключений, в то время как концепция провайдеров прикладных услуг должна быть отделена от операторов. Новая модель распределения доходов должна совместно разрабатываться операторами и провайдерами. Только в обоюдном сотрудничестве возможно развитие новых элегантных мобильных интернет-приложений, чьи преимущества провайдеры превратят в деньги. Разумеется, ничто не мешает операторам самим заниматься распространением таких приложений, однако нельзя быть единственным их источником, поскольку это ограничит потенциалы потребительской ценности приложений и соответствующего дохода.

 

Развитие мобильного Интернета требует новых технологий и приложений

Мобильный широкополосный доступ должен начать развиваться, двигаясь от своего нынешнего примитивного состояния (технологии перекрытия пакетов в сотовой сети с мультиплексной передачей с временным разделением каналов) по направлению к беспроводной широкополосной сети, реализующей высокие скорость доступа и общую пропускную способность. Сеть, оптимизированная под мобильную передачу голоса, не может быть должным образом модернизирована для поддержания работы множества потребляющих трафик интернет-пользователей, желающих получить доступ к богатому мультимедийному наполнению веб-сайтов и обмениваться объемными видеофайлами.

 

 

 

Для достижения допустимого уровня обслуживания требуются дополнительные частотные спектры, а также более высокая емкость магистральной сети вкупе с иной сетевой архитектурой. Мобильный интернет требует революционных технологий, способных обеспечить одновременное подключение множества пользователей, запрашивающих большой объем трафика на высоких скоростях. То есть чем шире канал, предоставляемый абоненту, тем больше пользователей станет на сторону мобильного Интернета. Понятно, следует учитывать и адекватную стоимость такого доступа — увы, в нынешних 3G-сетях трафик недешево обходится абоненту.

Низкая стоимость передачи данных возможна тогда, когда частотный спектр используется с большей эффективностью, нежели в современных 3G- или 3,5G-сетях. Все операторы понимают, что 4G-сети будут располагать поддержкой OFDM (множественный доступ с ортогональным частотным разделением), MIMO (система со многими входами и выходами), IP-архитектуры — мобильный WiMAX тому пример.

 

 

 

 

Новые приложения и сервисы для 4G-сетей притягательны для абонентов

Приведем несколько примеров новых оригинальных мобильных интернет-приложений и услуг, доход от оказания которых будет распределяться между оператором и провайдером прикладных услуг.

• Интеллектуальная загрузка фотографий на Flickr через мобильный широкополосный доступ сразу после того как снимок сделан. Далее производится управление онлайновыми альбомами непосредственно на сервисе Flickr. Мобильный оператор и Flickr могут разделить доход от оказания подобных услуг.
• Сервисы, предоставляемые с учетом местоположения пользователя, могут быть объединены с GPS. Например, абонент ищет определенный товар в Интернете. Тем временем продавцы выставляют свою продукцию на онлайновых витринах магазинов, снабжая их сведениями о месторасположении искомых торговых точек. Соответственно, абонент получит информацию о близлежащих к его текущему нахождению в городе магазинах, где можно приобрести то, что он ищет. Магазины проводят отчисления оператору за данные услуги.
• Сервис пейджинговых сообщения. Мобильная сеть располагает списком людей, которым разрешено отправлять электронные сообщения подписчику услуги. Когда кто-либо из них посылает сообщение, сеть активирует мобильное устройство, например, MID, отображая заголовок послания. Услуга напоминает SMS, но богаче по возможностям, напоминающим таковые в Yahoo! Messenger.
• Мобильное видео по подписке. Пользователь получает платную подписку на специфические новостные программы или ТВ-каналы, тогда как оператор гарантирует качество предоставления сервиса.

И это лишь несколько очевидных примеров мобильных приложений. Как только полноценный мобильный Интернет проявится в полную силу, число новых приложений будет расти в геометрической прогрессии.

 

Повышение производительности сети требует внедрения 4G-технологий

Перечислим ключевые особенности и характеристики 4G-сетей:

• Более высокие пиковые скорости и средняя пропускная способность.
• Более низкие задержки времени доступа и эстафетной передачи: менее 10 и 30 мс соответственно.
• Справедливое распределение качества обслуживания: по границам соты связь лучше в четыре раза, нежели дают прошлые технологии.
• Высокая мобильность: до 500 км/ч.
• Лучшее покрытие без пропаданий сигнала.
• Большая емкость VoIP.
• Расширенные сервисы широковещания и групповой передачи.
• Расширенные сервисы, предоставляемые с учетом местоположения пользователя.
• Гибкость развертывания.

К инструментам технической реализации мобильного Интернета относятся:

• Высший порядок одно- и многопользовательской системы MIMO — «4 на 4».
• Интегрированная радиотрансляция.
• Управление помехами.
• Основанные на стандартах методики совместного многодиапазонного радиовещания.
• Многоканальная поддержка.
• Самоорганизация и самооптимизация сети.

По той причине, что подробно рассказать в этой статье о каждой из перечисленных технологий не представляется возможным, кратко обрисуем некоторых из них.

 

Проблема помех

Мобильный WiMAX и прочие мобильные технологии широкополосного доступа поддерживают повторное использование одной частоты на всей территории покрытия. Все соты (секторы) работают в одном частотном канале с целью максимизации использования спектра. Посему нередки случаи возникновения серьезных помех, приводящие к тому, что абоненты, находящиеся на границах сот, испытывают ухудшение качества связи. Мощные помехи сопутствуют нисходящей линии связи, хотя последняя и ограничена максимальных числом одновременно активных каналов — восемь каналов по черновому стандарту IEEE 802.16m. Еще больше потенциальных помех у восходящей линии связи — может доходить до сотен каналов, работающих одновременно. При этом в последнем случае каждый из источников помех маломощен, однако их совокупное воздействие на качество сигнала трудно предсказуемо по причине динамических изменений.

 

Совместное многодиапазонное радиовещание

На некоторой географической территории может одновременно транслироваться множество радиоволн во множестве диапазонов. При этом все они должны сосуществовать без того, чтобы оказывать влияние друг на друга.

 

 

 

 

Многоканальная поддержка

Мобильные операторы располагают сетками частот различных диапазонов и с различной пропускной способностью. Беспроводные системы широкополосного доступа следующего поколения должны обеспечивать гибкость в объединении физически не непрерывных и неравномерных каналов в единый несущий радиоканал. Только так можно достичь эффективности использования спектра и расширения пропускной способности. Результирующая ширина пропускания сети не будет ограничена шириной одного радиоканала.

 

 

 

 

Самоорганизация и самооптимизация сети

В дополнение к очевидным возможностям и технологическим преимуществам 4G-сетей Сиаваш Аламоути предлагает рассмотреть несколько внутренних механизмов, управляющих сетью. Вряд ли они будут стандартизированы, однако их спецификации должны быть выработаны между операторами и поставщиками сетевого инфраструктурного оборудования. Итак, 4G-сети должны поддерживать:

• Режим «подключи и работай» для автоматического конфигурирования устанавливаемых сетевых узлов.
• Автоматическое конфигурирование начальной инсталляции, включая обновление соседних узлов и соседних сот.
• Быстрые перестройка и компенсационные механизмы в случае сбоя сети.
• Автоматизированная и автономная оптимизация сетевой производительности.
• Автоматическая оптимизация доступности сервисов, качества обслуживания, сетевых эффективности и пропускной способности.

 

Достижима ли LTE?

Мобильная отрасль серьезно поддерживает технологию LTE, но, как полагает Сиаваш, время уже ушло. Фактически, сейчас промышленность позиционирует LTE в качестве способа замедлить развитие и распространение мобильного WiMAX, акцентируя внимание на более качественных услугах LTE, хотя при этом даже не занимается разработкой потенциалов этой технологии на ближайшее будущее. Даже само название LTE (Long-Term Evolution) — буквально «эволюция в долгосрочном периоде» — отрекает какие-либо соображения относительно краткосрочных перспектив. Положите ли вы свои деньги на многолетний депозит, если они нужны вам сегодня? Разумеется, нет. Вот почему индустрия мобильного WiMAX продолжает спокойно работать, попутно ожидая LTE. Аламоути уверен, что LTE будет разворачиваться гораздо дольше, чем принято полагать.

Другой серьезной проблемой ставится то, что LTE не есть «эволюция», а, скорее, «полная модернизация», предполагающая новые региональные сети, базовые станции, магистральные каналы, опорные сети, оборудование сетевого управления, частотные диапазоны. Мобильные операторы вложили миллиарды долларов в развитие технологии HSPA — и маловероятно, что в ближайшее время они начнут инвестировать в совершенно новую инфраструктуру и сетку частот с целью скорейшего разворачивания LTE. Нет компаний, за исключением североамериканской Verizon, которые бы указали точные даты начала доступности LTE-услуг, да и то назначенный Verizon конец 2010 года ознаменуется появлением фиксированного LTE — но никак не мобильного.

Стоимость LTE-модемов также может стать проблемой: выводы нетрудно сделать на основании нынешней цены дорогих 3G-модемов. Например, поддерживающие 3G-HSPA модемы стоят в два-три раза больше, нежели WiMAX-модемы, хотя дают пиковые скорости лишь в 14 Мбит/с, тогда как у мобильного WiMAX они достигают 40 Мбит/с. Поскольку LTE способна обеспечить более высокие пиковые скорость передачи данных, чем это возможно в 3G-сетях, стоить они будут дороже 3G-модемов, а, значит, окажутся не по карману многим потенциальным подписчикам мобильного Интернета.

Сотовая промышленность всегда недооценивала будущие потребности в высоких скоростях передачи данных. Вот почему 3G-сети выдают лишь 100 Кбит/с. Всё это — показатель застойного представления отрасли о потребностях пользователей, желающих подключиться к мобильному широкополосному Интернету.

 

Заключение

Сиаваш Аламоути подводит итоги: так как в основе изобретений лежит преемственность, то WiMAX следует считать отцом LTE. Мобильный WiMAX — первая внедряемая технология мобильного широкополосного доступа, опирающаяся на OFDMA и MIMO. WiMAX характеризуется однородной IP-моделью всех сетей, способных предложить новые парадигмы оказания услуг и бизнес-моделей для открытого Интернета. Ученый полагает, что мобильная отрасль еще не раскрыла пользовательских ожиданий на мобильный Интернет, и поэтому нуждается в немедленной краткосрочной революции, но никак не долгосрочной эволюции. Борьба между коммуникационными технологиями должна подойти к концу с тем, чтобы индустрия вплотную занялась развитием мобильного широкополосного доступа для стимуляции мировой экономики.

Если мобильный WiMAX доступен уже сегодня, почему бы не начать им пользоваться? Когда появится LTE, корпорация Intel начнет ее поддерживать, но, понятно, не за счет WiMAX, так как это приведет к дополнительным задержкам развития мобильного Интернета.

По материалам WiMax.com