GPRS и EGPRS (EDGE): Мифы и реальность в изложении "из первых рук"

4 марта корпорация Эрикссон расщедрилась на праздничный подарок журналистам: провели семинар-ликбез на тему передачи данных в сетях мобильной связи GSM поколения 2,5G. Шутки – шутками, а дело хорошее и полезное, большое спасибо Эрикссону и отдельная благодарность Вячеславу Ерохину, Старшему менеджеру по развитию бизнеса Эрикссон Корпорация АО. Как было сказано в приватной беседе – "вы, ребята, иногда пишете тако-о-ое…".

Рассказ был интересным и познавательным, хотя и безмерно политкорректным. Оно и понятно: гранду сетевой инфраструктуры приходится постоянно демонстрировать свою "равноудаленность" от всех клиентов, а оборудование Эрикссон работает чуть ли не во всех GSM-сетях России. Ниже – самые интересные (на наш взгляд) части рассказа плюс наши комментарии, уточнения и ответы на заданные вопросы.

Операторы стремятся обеспечить максимально широкий набор неголосовых услуг, увеличить ARPU (средний доход на одного абонента) и привлечь больше абонентов. Именно эти причины и послужили движущей силой внедрения новых технологий на сетях GSM – GPRS, EDGE, MMS.

Первым шагом на пути внедрения новых услуг стало внедрение технологии пакетной передачи по радиоканалу (GPRS.) На сегодняшний момент системы пакетной передачи данных GPRS внедрены у 350 операторов по всему миру. Практически все крупнейшие операторы сотовой связи внедрили системы GPRS – Vodafone, T-Mobile, Orange, Telefonica. Важно отметить три момента, проявившиеся на начало 2005 года:

Количество GPRS абонентов уже набрало критическую массу и составляет 10-15%, а в некоторых сетях и до 20%. Это показывает, что системы GPRS уже прошли фазу становления и завоевали достаточную популярность у абонентов.
При этом цена одного мегабайта информации за 2004 год существенно уменьшилась. Это объясняется и тем, что первоначальные затраты на внедрение GPRS уже окупились, и желанием привлечь новых абонентов и сделать сервис массовым.
И, наконец, самое главное: услуги на основе технологии GPRS – доступ в Интернет, WAP доступ, e-mail, доступ в корпоративные сети, телематика и т.д., начали приносить серьезные доходы операторам за счет массового спроса.

Что касается доходов операторов от продажи неголосовых услуг, то здесь России и европейских странам далеко до признанных лидеров (см. слайд) – Филиппин и Японии. Однако ситуация постепенно меняется в сторону увеличения процентного содержания неголосовых услуг в структуре дохода. По статистике чуть ли не половина дополнительных доходов приходится на SMS-услуги, так что говорить о "безудержном росте" популярности передачи данных пока не приходится. С другой стороны – довольно сложно оценить процентное содержание SMS-сообщений, которые по своей сути можно отнести к транспорту предоставления дополнительных услуг: мобильное позиционирование, услуги категории "ближайшие", загрузка мелодий и т.п. Ну и, наконец, не будем забывать о безумно дорогих premium-SMS: отдать свой голос за любимую актрису в каком-нибудь TV-голосовании может обойтись дороже часового сидения в мобильном Интернете.

Если говорить о ситуации с GPRS в России, то и здесь операторы достигли большого прогресса. Практически во всех регионах России хотя бы один из операторов GSM предлагает услуги на базе GPRS. И с каждым днем количество таких операторов только растет. Системы GPRS внедрены в большинстве регионов у федеральных операторов - ВымпелКом, Мегафон, МТС, а также у крупнейших региональных операторов, таких, как Волга-Телеком, Енисейтелеком, СМАРТС, Уралсвязьинформ и многих других. Однако пока еще GPRS не в состоянии удовлетворить все потребности абонентов, прежде всего из-за низкой и негарантированной скорости.

Скорость передачи данных при работе GPRS зависти от нескольких составляющих:

Скорости передачи данных в одном временном интервале (таймслоте) в радиотракте, или схемы кодирования. Их четыре: CS1-CS4. Самая большая скорость обеспечивается при работе с CS4 - 21,4Кб/с. На большинстве сетей используются первые две схемы кодирования: CS1 и CS2. Необходимо отметить, что не все базовые станции поддерживают схему кодирования CS3-CS4, старое оборудование такой возможностью не обладает.
Количества временных интервалов, которые могут быть выделены для одного абонента. Этот параметр зависит от оборудования, и наше оборудование позволяет выделять до 8 временных интервалов.
Количества временных интервалов, которые в данный момент доступны для использования. Этот параметр зависит от загрузки сети, и его трудно спрогнозировать.
Количества временных интервалов, которые может поддержать телефон для загрузки информации, или класса телефона. В настоящий момент самые современные модели имеют класс 10, или режим работы 4+2, т.е максимально 4 таймслота на загрузку.

Таким образом, в лучшем случае, при полностью свободной сети и при внедренной схеме кодирования CS4 мы получим скорость 4х21,4=85,6Кб/с , где 4 - максимальное количество таймслотов, которое сможет поддержать телефон, 21,4Кб/с - максимальная скорость в одном таймслоте. В реальной сети не всегда можно получить 4 слота, не во всех сетях внедрена CS4, не все телефоны поддерживают до 4 слотов - поэтому и скорости ниже.

Не все тайм-слоты одинаково полезны

Вот с этого места поподробнее было особенно интересно. Оказывается, скорость передачи данных в GPRS-канале зависит далеко не только от класса аппарата, удаленности от БС, погодных условий, фазы луны и настроения девушки из абонентской службы. Намного важнее параметры сетевого оборудования и его готовность отдавать данные с такой скоростью, с которой телефон их способен принять. Как выяснилось в процессе обсуждения, сравнительно "пожилые" базовые станции в состоянии работать только со схемами кодирования CS1 и CS2, что сразу же заставляет взглянуть на цифры другими глазами. Добиться от Вячеслава конкретной "разблюдовки" по базовым станциям московских GSM-операторов не удалось, хотя в какой-то момент кажется прозвучало что-то вроде "преимущественного CS1/CS2 кодирования у двух операторов". Однако за точность и достоверность цитаты не поручусь, и вообще мне это могло послышаться. Проявим политкорректность вместе с Вячеславом, аминь.

Внимательно изучаем табличку в начале раздела. Колонка "Max скорость Кб/с" нас не очень интересует, так как эта самая "Max" скорее относится ко всему объему передаваемых данных, а от избыточной (служебной) информации все равно никуда не денешься. Прикинем скорость передачи в идеальных условиях (каналы более-менее свободны, телефон расположен вблизи БС) и рассмотрим два характерных варианта: старенький телефон класса 4 (3+1, т.е. 3 слота на прием и один на передачу) работает с новой БС и наоборот: новый телефон класса 10 (4+2) работает со старой БС (коих в Москве большинство). И что же мы видим? Скорость приема/передачи данных у "старичка"-телефона будут 60/20 Кб/с, а у дорогущего аппарата последней модели – 48/24 Кб/с соответственно. И что нам с того, что сеть теоретически может отдать телефону все восемь слотов, если телефон в состоянии "переварить" только четыре? Еще один напрашивающийся вывод для большинства московских БС: даже в идеальных условиях близкой БС, незагруженной сети и современной трубки скорость приема данных составит около 50 Кб/с, что соответствует параметрам качественного модемного соединения. В реальной действительности параметры GPRS-соединения будут заметно хуже, о чем прекрасно знают все многочисленные пользователи мобильного Интернета в московских сетях "со стажем".

Что тормозит GPRS

Во-первых, это отсутствие высоко прибыльного бизнес кейса в плане использования услуг на базе GPRS и, как следствие, отношение к GPRS как к вторичной услуге в сравнении с голосом. Именно поэтому не выделяется достаточно средств на то, чтобы сделать передачу данных по GPRS действительно надежной, высокоскоростной, доступной в любой момент для абонентов, без сбоев и перегрузок. Кроме этого, операторы в России решают задачу привлечения абонентов в сети путем предложения им все более выгодных тарифов, что приводит не только к перераспределению абонентской базы, но и способствует увеличению голосового трафика, что увеличивает нагрузку на сеть. Таким образом, мощный рост голосового трафика практически сводит на нет усилия по оптимизации работы GPRS.

Расшифровываем:

GPRS у наших операторов вторичен в том числе из-за низкой цены мегабайта. Смотрим на график в начале раздела с примерами расценок (в долларах за 10 Мб трафика) и понимаем, что по сравнению со своими зарубежными коллегами российские операторы раздают трафик почти даром. Тот факт, что по более высоким ценам этот трафик у нас бы мало кто покупал к делу не относится.
Регулярные маркетинговые инициативы по привлечению новых абонентов генерируют всплески голосового трафика; в этих условиях оптимизировать сеть передачи данных не получается и рассчитывать на стабильную работу GPRS не приходится.

В сложившихся условиях трудно рассчитывать на серьезную модернизацию GPRS на российских сетях. Разумнее сразу вкладывать деньги в EDGE, поскольку внедрять этот "усовершенствованный" GPRS все равно придется. Почему придется – понятно: через 2-3 года в России появятся очаги сетей третьего поколения 3G с новыми, "жадными" на ресурсы приложениями. Причем эти приложения должны будут сохранять работоспособность (пусть медленно, но работать) и при выходе из зоны 3G. А здесь без EDGE уже не обойтись.

EDGE: радужные перспективы?

EDGE (Enhanced Data for Global Evolution) представляет собой современную технологию, обеспечивающую высокоскоростную передачу больших объемов информации в сети мобильной связи. Технология EDGE поддерживает скорость передачи данных, в среднем в три раза превышающую возможности GPRS, кроме того, обеспечивает более эффективное использование частотных ресурсов и улучшение покрытия сети по сравнению с обычной сетью стандарта GSM. Максимально достижимая скорость передачи информации - 474,6 Кб/с. Таким образом, технология EDGE открывает для оператора мобильной связи возможность предоставлять своим абонентам услуги по передаче данных в существующем частотном спектре GSM со скоростями, характерными для третьего поколения мобильной связи (3G).

Технология EDGE первоначально была придумана компанией Эрикссон для сетей стандарта D-AMPS в конце 90-х. Оценив потенциал новинки, Эрикссон перенес это нововведение в сети GSM.

Но необходимо учитывать один существенный фактор - внедрение EDGE - это внедрение новой модуляции в радиоканале между базовой станцией и мобильным терминалом. Для внедрения EDGE на сети сотового оператора необходимы EDGE-совместимые передатчики на базовых станциях и, соответственно, телефоны, поддерживающие EDGE.

Пик строительства сетей GSM в Европе пришелся на середину и конец 90-х, когда базовые станции еще не имели EDGE-функциональности. По мере увеличения емкости сетей операторы интегрировали в сеть более новые приемопередатчики, в том числе и EDGE-совместимые, но, несмотря на это, их доля невелика. В России ситуация несколько другая. Запоздание с внедрением сетей GSM, отсутствие крупных федеральных операторов на начальном этапе и кризис 1998 года привели к тому, что бум развития GSM-сетей начался только в прошлом году и сейчас активно продолжается. Российские операторы изначально закупали для многих сетей EDGE-совместимое оборудование. Таким образом, европейский вопрос "Строить или не строить EDGE сети?" трансформировался в российский - "Запускать или не запускать EDGE сети?". Тем более, целесообразность внедрения EDGE на сетях российских операторов представляется более логичной, так как сроки внедрения WCDMA сетей в России пока не определены. Для внедрения EDGE потребуется сделать и много других важных шагов - доработать радио-планирование, оптимизировать системы передачи и IP-сегменты сетей - однако, первый этап - внедрение EDGE передатчиков на сети - во многом завершен.

В действительности не все так радужно с внедрением EDGE (EGPRS) в сетях GSM, в том числе и России. Некоторые трудности озвучены в тексте, о других скромно умолчали. Постараемся перечислить хотя бы часть довольно существенных проблем.

Административные вопросы. В системе EDGE используется отличная от GPRS модуляция сигнала, что подразумевает получение соответствующего разрешения. Насколько мы понимаем, Мининформсвязи в результате просто "отмолчалось", проигнорировав вопросы. Позицию регулирующих органов понять легко: официально разрешить не разбираясь – не хочется, как бы чего не вышло; вникнуть в особенности технологии и выдать осмысленные требования/рекомендации – так это же разбираться надо! Так это было или нет знают только сами чиновники, полулегально или полуофициально EDGE таки запустили и вроде (пока?) никого за это не расстреляли и даже не посадили. Однако некоторая настороженность все равно просматривается.
Действительно, уже в течение ряда лет основные производители поставляют только EDGE-совместимое оборудование. В этом смысле почти наверняка повезло регионам, где новые сети стандарта GSM были построены сравнительно недавно. Однако самые крупные сети значительно старше, их тотальная модернизация обойдется дороже.
Помимо EDGE-совместимого сетевого оборудования потребуется транспортировать резко возросший трафик данных между базовыми станциями и другими узлами сети. Сравнительно "тихоходный" GPRS уже нагружает транспортную сеть в два раза больше, чем использующий такие же радиоресурсы голосовой трафик, а что будет с EDGE? В шесть-семь раз? В большинстве мобильных сетей пропускную способность транспорта придется наращивать, без этого запуск EDGE во всем территориальном фрагменте сети теряет смысл.
Цена включения – то, что не афишируют производители. Поддержка EDGE заложена в оборудовании на аппаратном уровне, однако включить этот функционал и начать им пользоваться можно только за очень дополнительные деньги. С учетом низких розничных цен на GPRS трафик российским операторам есть о чем задуматься.

Наверняка существует немалое число других "подводных камней", о которых мы не знаем. Но так или иначе в конце концов EDGE запустят из соображений более эффективного использования ограниченного частотного ресурса GSM 2G и в качестве необходимого "мостика" между будущими фрагментами 3G и существующими сетями.

Еще один часто задаваемый вопрос – принципы тарификации EDGE-трафика. Технически раздельная тарификация GPRS и EDGE (EGPRS) не предусмотрена, т.е. взять с абонента какие-то дополнительные деньги именно за пользование EDGE оператору не удастся в любом случае.

UMTS – следующий шаг

Возникает вопрос: если скорости в EDGE даже больше чем в UMTS (474,6 Кб/с против 384 Кб/с), то зачем строить сети нового поколения?

Остановимся подробнее на таком аспекте, как скорость передачи данных. Если максимальная скорость передачи данных при помощи EDGE составляет 474,6 Кб/с, то в сетях UMTS 384 Кб/с – это минимальная скорость. Сейчас уже стал реальностью первый шаг в развитии UMTS - WCDMA Evolved. Термин WCDMA Evolved ("расширенный WCDMA") отражает естественное дальнейшее развитие стандарта WCDMA, использование которого выгодно и конечным пользователям, и операторам. Стандарт Ericsson WCDMA Evolved, в котором была применена технология высокоскоростного пакетного доступа по нисходящей линии связи High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) представляет собой полностью стандартизированное решение для WCDMA. Первым этапом развития станет существенное повышение доступной пиковой скорости передачи данных по нисходящей линии связи до 14 Мбит/с и увеличение более чем в два раза пропускной способности системы при передаче данных в рамках текущего спектра радиочастот.

Необходимо отметить, что подход к сетям 3G только лишь с точки зрения скорости – подход упрощенный. Сети UMTS разрабатывались с учетом обеспечения самых современных услуг. Изначально в технологических возможностях сетей 3G заложена возможность работы одновременно с голосом и данных, присутствуют механизмы обеспечения качества услуг и многое другое. И если новые технологии передачи данных GPRS/EDGE для GSM в чем-то «чужеродны» по отношению к сети (а отсюда и проблемы), то сеть UMTS лишена этих недостатков. Да, для переходного этапа, EDGE вполне подходит, но делать на него ставку в отдаленной перспективе представляется ошибочным.

MMS: О некоторых неочевидных особенностях технологии

Много разных вопросов по теме хотелось обсудить. К сожалению, время встречи не позволяло "объять необъятное", остается надеяться на продолжение в будущем. Несколько слов о многострадальных мультимедийных сообщениях MMS, которые вопреки радужным прогнозам так трудно и со скрипом приобретают популярность.

Основные проблемы с реализацией услуги:

Негарантированное время доставки MMS.
Потери MMS при доставке.
Неправильное отображение на телефоне отправленного контента.

Причины:

Недооценка потенциала MMS
Перегруженность оборудования, переиспользование WAP шлюзов для доступа к сайтам и для работы с MMS
Проблемы транспортного уровня - GSM/GPRS
Недостатки в сертификации технологий MMS и несоответствие поставляемого оборудования MMS стандартам.

Из слайда в начале раздела видно, что многие проблемы прямо связаны с технологией отправки и доставки MMS-сообщений. Все MMS доставляются через wap-шлюз и обрабатываются в MMS-центре. Хорошо еще, если через отдельный wap-шлюз: в случае использования общего wap-шлюза MMS-сообщения могут надолго застревать в очереди. Информация о полученном сообщении из MMS-центра поступает в SMS-центр, который генерирует SMS-сообщение на телефон получателя. Затем получатель отправляет запрос на получение MMS-сообщения и загружает его на телефон. В режиме "автоматическое получение MMS" SMS-сообщение запускает GPRS-сессию и генерирует запрос на загрузку MMS. Удивительно, что при такой многоходовой комбинации большинство MMS-сообщений все-таки доходит в приемлемые сроки.

Такие сложности в реализации доставки вызваны в том числе и соображениями безопасности. Интерфейс инициализации GPRS-сессии прямо из сети существует, но в настоящее время не используется сознательно. Т.е. GPRS-сессия может инициализироваться самим пользователем или, как минимум, по специальной команде SMS-центра. Кстати, все это справедливо и для нового сервиса push-to-talk: на телефоны получателей голосового сообщения сначала поступает SMS-команда на запуск GPRS-сессии и только потом аппарат принимает голосовое сообщение по каналу GPRS. Отсюда и полутора-двух секундная пауза между нажатием на кнопку и звуковой индикацией возможности наговаривания и отправки сообщения.

Сергей Потресов ([email protected])
Опубликовано - 6 марта 2005 г.

Есть, что добавить?! Пишите... [email protected]

Новости:

13.05.2021 MediaTek представила предфлагманский чипсет Dimensity 900 5G