Проблемы 3G и их решение
Галина Большова, Леонид Невдяев
Вот и наступает 2002 год, та самая дата, которую аналитики телекоммуникационного рынка обозначили как отправную веху повсеместного внедрения в мире технологии третьего поколения (3G). Однако переход к принципиально новым 3G-технологиям оказался не столь гладок, как это представлялось еще пару лет назад. Реализация 3G-систем породила огромное число самых разных проблем: политических, правовых, экономических, экологических, не говоря уже о технических, в том числе в области стандартизации. В чем же суть этих проблем и насколько сложно их разрешение?
Исходной точкой процесса создания перспективных технологий мобильной наземной связи принято считать 1985 г. Именно тогда Международный союз электросвязи* (МСЭ) организовал исследовательскую группу по изучению проблем мобильной связи, которая приступила к работе над проектом сухопутной мобильной системы общего пользования FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunication System). Целью проекта было определить пути интеграции систем беспроводного доступа и наземной сотовой связи. Впоследствии появилась необходимость интегрировать в единую систему связи и спутниковые технологии, и другие виды радиосвязи, без которых невозможно обеспечить глобальную связь. Обновленные требования к такой единой системе связи были сформулированы в программе IMT-2000 (International Mobile Telecommunications)**.
* Тогда CCIR.
** Как видно, из названия исчезло слово Land (сухопутная), но появились цифры. 2000 указывает не только на дату принятия стандарта, но и на значение диапазона частот – 2 ГГц, в котором будут выделяться частотные ресурсы для этих наземных и спутниковых систем связи.
Передел спектра
За несколько лет мобильная связь прошла ошеломляющий путь, став поистине массовой. Если в 1992 г. в мире насчитывалось 22 млн абонентов мобильной связи, то к началу 2002 г. их число достигло 700 млн.
Но именно в 1992 г., на Всемирной конференции WARC-92, где решался вопрос о
выделении частотного ресурса для IMT-2000, и зародилась первая проблема 3G-систем.
В условиях острого дефицита частотных ресурсов свободных участков частот просто
не было. Это подтолкнуло МСЭ к беспрецедентному решению – выделить на всемирной
основе для 3G-систем два участка спектра: 1885-2025 и 2110-2200 МГц (170
МГц – для наземных и 60 МГц – для спутниковых систем), которые в то время "принадлежали"
другим средствам связи. Предполагалось, что за последующие 10 лет удастся преодолеть
возникшие сложности и перевести эти средства связи в другие диапазоны частот.
Однако инертность административных структур связи многих стран в решении этого вопроса побудила МСЭ четыре года спустя, на конференции WRC-95, принять положение об экстренных мерах по освобождению указанных полос частот от работающих в них радиосредств. Очевидно, что такое решение носило дискриминационный характер, поскольку в ряде стран, в том числе и в России, в этих участках спектра традиционно работали РРЛ и другие радиосредства, однако передел спектра стал одним из немногих шансов высвободить частотный ресурс для IMT-2000.
Конечно, решения WARC-92 по реализации новых положений Регламента радиосвязи (РР) выполнялись по-разному, однако большинство стран пошли сходным путем (рис. 1).
 |
| Рис. 1. Распределение частотного ресурса в разных регионах мира.
|
В Европе было принято решение поэтапно предоставлять для систем UMTS весь указанный в РР спектр, кроме диапазона 15 МГц, уже выделенного для DECT-средств.
В США создан собственный план распределения частот, отличный от европейского. Часть спектра, выделенного для систем PCS (Personal Communications Services), разделена на участки 2х15 МГц и 2х5 МГц и распродана с аукциона (PCS – стандарт США для служб персональной связи, работающих в диапазонах 1850-1910 и 1930-1990 МГц). На этих участках предполагается постепенное наращивание услуг TDMA-систем на базе стандарта IS-136 с плавным переходом к системам на основе стандарта UWC-136 по мере появления спроса на новые услуги. Аналогичный эволюционный путь должны будут пройти и системы, базирующиеся на технологии cdmaOne, которые решено модифицировать в средства cdma2000.
Здесь уместно заметить, что правительство США, обеспокоенное медленным ходом работ по развертыванию 3G-сетей, приняло решение до 30 сентября 2002 г. провести аукционы по выдаче лицензий на необходимые для них частоты. При этом полосы, которые в настоящее время заняты другими средствами связи, должны постепенно освобождаться.
Сценарий внедрения 3G-систем в Японии и Южной Корее аналогичен европейскому, за исключением части диапазона, перекрывающегося с японской системой персональной связи PHS (Personal Handyphone System). В Китае коммерчески доступна большая часть полос частот, выделенных для IMT-2000. Однако детальных планов распределения частот пока нет.
Проблема выделения частот в полосе 1885-2200 МГц очень актуальна и в России, поскольку все планируемые для 3G-связи участки давно имеют "владельцев" (в основном они закреплены за государственными структурами и МО РФ). Такая ситуация связана с тем, что долгие годы частоты для общедоступной связи в нашей стране назначались по остаточному принципу, когда средства правительственной и государственной связи имели исключительные права на использование ресурса. Первый шаг в направлении конверсии спектра был предпринят в 1996 г., когда была скорректирована национальная таблица частот и увеличена доля коммерчески доступных полос частот. В прежних полосах частот у нас остались малоканальные тропосферные РРЛ, но их разрешено использовать на Крайнем Севере, Дальнем Востоке и в Сибири, где, как всем ясно, внедрения 3G-систем в ближайшее время не предвидится.
Очевидна также и другая "спектральная" проблема. На начальном этапе внедрения систем 3-го поколения неизбежно возникнут сложности их "увязывания" с работающими в этих диапазонах средствами беспроводной и фиксированной связи, т. е. проблемы электромагнитной совместимости. Нельзя также недооценить материальные затраты, связанные с вынужденной "миграцией по спектру" гражданских и военных радиостанций. Так, в ряде стран с уже сложившейся телекоммуникационной инфраструктурой (Германия, Великобритания и т. д.) затраты на перевод "старых" радиосредств на работу в других диапазонах частот включены в стоимость операторских 3G-лицензий, что привело к их резкому удорожанию.
Лицензирование
Процесс выдачи лицензий на 3G-системы еще не закончен, но уже сейчас ясны негативные
последствия и просчеты в решении этого вопроса. Пик спроса на эти лицензии практически
во всех странах мира пришелся на середину 2000 г.: именно тогда были проданы
практически все из предлагающихся в настоящее время лицензий (таблица). Но с
того времени наблюдается неуклонное падение интереса, а эйфория "3-го поколения",
в которой пребывали многие операторские компании, сменилась разочарованием.
Каковы же причины этого явления?
Выдача 3G-лицензий в странах Западной Европы
| Страна | Число лицензий | Способ продажи | Срок, лет | Ресурс (число лицензий), МГц | Цена, млрд евро |
| Австрия | 6 | Аукцион | 20 | 25(5) + 20(1) | 830 |
| Бельгия | 4 (3*) | Аукцион | 20 | 35(4) | 450,2 |
| Великобритания | 5 | Аукцион | 20 | 35(1) + 30(1) +25(2) | 38 575 |
| Германия | 6 | Аукцион | 20 | 25(5) + 20(1) | 50 800 |
| Греция | 3 | Аукцион | 15-20 | 146,7 | |
| Дания | 5 | Аукцион | – | 35(4) + 5(1) | – |
| Испания | 4 | Конкурс | 20 | 35(4) | 520 (14,1**) |
| Италия | 5 | Аукцион | 150 | 35(2) + 25(3) | 14 640 |
| Нидерланды | 5 | Аукцион | 15 | 35(2) + 25(3) | 2680 |
| Норвегия | 4 | Конкурс | – | – | 12 000 (2000**) |
| Португалия | 4 | Конкурс | 15 | 35(4) | 400 |
| Финляндия | 4 | Конкурс | 20 | 35(4) | 0,001х4 |
| Франция | 4 (2*) | Конкурс | 15 | 40(2) | 9800 (2*) |
| Швейцария | 4 | Аукцион | 15 | 35(4) | 46 800 |
| Швеция | 4 | Конкурс | 15 | 35(4) | 0,01х4 |
| * Число выданных лицензий; **ежегодная дополнительная плата за лицензию. |
|||||
Прежде всего это отсутствие единого механизма выдачи лицензий. МСЭ, национальные
администрации и правительства разных стран не смогли выработать унифицированную
процедуру получения лицензий, основанную на объективных критериях, в которой
бы использовались открытые, недискриминационные и прозрачные механизмы. В результате
каждая страна мира использует собственные правила.
В Европе, например, для отбора претендентов применяются два ключевых способа: аукцион и конкурс. При этом каждое государство само определяет механизмы и условия лицензирования на своей территории. В результате процедуры лицензирования, сроки действия лицензий и моменты вступления их в силу в разных странах сильно различаются.
К сожалению, международные эксперты не выработали и официальных требований к зонам покрытия и условиям развертывания систем. Как следствие, большинство выданных лицензий не гармонизированы между отдельными операторами и странами. По-разному трактуются в этих лицензиях и условия доступа к 2G-сетям (так называемый внутренний роуминг). В Европе, в отличие от Японии и США, лицензии UMTS обязывают операторов использовать выделенный спектр для новых 3G-услуг, но не позволяют работать в них традиционным 2G-системам.
Число лицензий, уже выданных в странах Западной Европы, колеблется в пределах от 3 до 6 в одной стране (см. таблицу), а ширина полосы частот, выделяемая на одну лицензию, составляет 25-30 МГц (2 или 3 блока полос частот по 5 МГц для режима FDD и 5 МГц для режима TDD). Средняя плата за лицензию в пересчете, например, на одного жителя Германии составляет около 620 евро. В настоящее время европейские операторы только истратили на покупку лицензий свыше 130 млрд евро. Если учесть, что примерно в такую же сумму обойдется им развертывание 3G-сетей и маркетинг, то ясно, что некоторые из них близки к краху, поскольку сумма выплат за лицензии иногда превышала годовой оборот компании, и где уж тут найти средства на внедрение услуг и маркетинг. Поэтому многие из операторов от эйфории перешли в другую крайность и вообще сомневаются в целесообразности построения сетей 3G. Кроме того, некоторые операторские компании, получившие лицензии на развертывание 3G-системы, намерены оспорить решения своих администраций, проводивших аукцион, либо сдать лицензии назад.
Тем не менее сегодня более 60 операторов из 16 стран Европы обладают лицензиями на предоставление 3G-услуг, и прогнозируется, что их число достигнет 250.
Непомерно высокая стоимость лицензий и ежегодной платы за лицензию, которая была введена в некоторых европейских странах, привела к тому, что операторы отказываются от участия в аукционах и ищут обходные пути выхода на рынок 3G-услуг. А такие пути есть. Один из них базируется на опосредованном предоставлении услуг. Организация 3G-связи виртуальным оператором, т. е. компанией, купившей часть частотного ресурса у первичного оператора, может оказаться намного дешевле.
Попытку навести хотя бы элементарный порядок с лицензированием в свое время предпринял ЕС. Было издано несколько законопроектов, обязывающих страны – члены EC координировать свои действия перед проведением лицензирования, чтобы унифицировать правила, ограничения и механизм реализации лицензий.
Тем не менее следует отметить, что в директиве EC допускается торговля спектром на вторичной основе. Это означает, что уже в ближайшем будущем появятся не только вторичные лицензии, но и третичные, четверичные и т. д. Такой разнобой в условиях неизбежно вызовет перекосы и неопределенность на рынке услуг в разных странах мира, а это может негативно повлиять на условия развертывания сетей.
Услуги и рынок
Понятно, что освоение любой новой технологии требует инвестиций. Поэтому "задумчивость" операторов, еще не оправившихся от "лицензионного шока", вполне понятна. Колоссальные средства, вложенные в лицензирование и создание инфраструктуры 3G-сетей, должны породить немалый новый массовый рынок услуг, качественно отличных от традиционных (речь, передача данных). В противном случае инвестиции операторов не окупятся никогда.
Концепция 3G-систем подразумевает предоставление целого спектра таких принципиально иных услуг, способных привлечь пользователей и в то же время выгодных для операторов. Среди них высокоскоростная передачи данных, конференцсвязь, видеотелефония, доступ в Интернет, мобильная коммерция, мобильные развлечения и т. п. (рис. 2).
 |
| Рис. 2. Классификация услуг связи третьего поколения.
|
Главная проблема 3G-систем состоит в том, что наиболее популярные виды услуг (Интернет, мобильные развлечения, видеотелефония, интерактивное телевидение), которые к тому же создают и наибольший объем трафика, требуют новых технологических решений.
О популярности мобильного Интернета говорить не приходится. Наглядное подтверждение тому – услуга I-mode (Интернет со скоростью 9,6 кбит/с), которую ввела японская компания DoCoMo, позволила ей за 20 месяцев работы привлечь более 20 млн абонентов. Но такой успех стал возможен благодаря тщательно продуманной технической политике. Это прекрасно понимают и другие операторы мобильной связи. Однако многим из них пока не ясны ни стратегия на рынке, ни способы решения многочисленных технических проблем (например, на маленьком экране неудобно набирать длинные Web-адреса и т. п.).
Один из принципов в концепции 3G-услуг – их персонализация: они должны быть "привязаны" к определенному пользователю. Другой принцип – вседоступность. Реализовать оба в одном устройстве не так уж просто.
Горячие споры идут и о жизнеспособности такой услуги будущего, как мобильная коммерция. Она привлекательна тем, что все денежные расчеты осуществляются с мобильного телефона. Однако успех этой идеи на рынке будет зависеть от заложенных в систему мер безопасности. Музыка "по мобильнику" пользуется популярностью у молодежи в развитых странах, но, к сожалению, пока не приносит реального дохода операторам.
И хотя рынок новых мобильных услуг для любого оператора есть terra incognita, ясно одно: чтобы минимизировать риск, необходимы высокоэффективные технологические решения, а это потребует значительных начальных инвестиций. При этом сложные многопрофильные услуги должны внедряться уже сейчас, на исходной стадии развертывания, а не через несколько лет, поскольку процесс их опробования и поиска оптимальных технологических решений может затянуться на годы. А это значительно снизит темпы возврата инвестиций.
Учитывая колоссальные затраты операторов на приобретение лицензий и строительство 3G-сетей, на первом этапе скорее всего ни одной из операторских компаний не удастся занять лидирующее положение на рынке. Именно поэтому важно уже сейчас исключить стратегические ошибки. Наилучшей тактикой для операторов, по мнению многих аналитиков, должна стать не конкуренция, а тесное сотрудничество с другими операторами и поставщиками услуг. Причем успеха добьются в первую очередь те из них, кто будет способен объединить несколько самых востребованных услуг в один пакет. И здесь эксперты отводят особую роль стратегическим альянсам операторов с производителями оборудования.
В силу неоднородности старой сетевой инфраструктуры, построенной на базе нескольких стандартов, 3G-операторам придется иметь дело с несколькими техническими решениями. Очевидно, что такая неоднородность среды может вызвать недоверие у пользователей, если своевременно не будут решены вопросы межсетевого сопряжения, не будет обеспечен роуминг, не зависящий от технологии радиодоступа и способа определения местоположения.
Проиллюстрируем сказанное на примере услуги определения местоположения. Чтобы предоставить навигационные услуги, необходимы сетевые банки данных об абонентах, в которых информация будет фильтроваться в соответствии с относительным положением абонента и видом используемых им услуг. Очевидно, что для этого необходимо сопряжение всех звеньев цепочки предоставления услуг: smart-карта, терминал, сетевое оборудование и программное обеспечение, организация связи сервис- и контент-провайдеров с операторскими компаниями.
Другая не менее важная проблема состоит в том, что потребительский рынок очень чувствителен к стоимости услуг. Чтобы окупить расходы, на первом этапе операторы неизбежно будут устанавливать значительно более высокую абонентскую плату, чем в традиционных сетях. Однако практика показывает, что по мере массового распространения услуг цена за эфирное время начинает резко снижаться. В этом случае основным сдерживающим фактором для абонентов станет цена 3G-телефонов. По прогнозам аналитиков, их стоимость будет на 40-50% выше, чем у традиционных телефонов (мультимедийные терминалы – по крайней мере, вдвое дороже). В результате круг потребителей 3G-услуг может оказаться весьма ограниченным.
Однако ситуация может радикально измениться, если будут созданы относительно дешевые портативные двух- или трехрежимные трубки с малым энергопотреблением, которые позволят абоненту работать в сетях как старых, так и новых стандартов. Заметим, что сегодня изготовить такой терминал значительно проще, чем 2-3 года назад, да и стоит он немногим больше однорежимного.
Защита связи
Мошенничество в мобильной связи возникло сразу же, как только появились первые сотовые системы. Действия преступников в основном были направлены на уклонение от оплаты эфирного времени. Вначале использовались аналоговые телефоны-двойники. После перехода на цифровые трубки этот вид мошенничества исчез, но появились другие, более изощренные методы, например, поддельные кредитные карточки. Номера для карточек, как известно, генерируются с помощью криптографического алгоритма, гарантирующего случайность и уникальность номера. Однако сегодня уже известны случаи определения этого номера мошенниками. Зафиксированы и незаконные операции на этапе изготовления карточек.
С точки зрения разнообразия методов мошенничества и их изощренности мобильная связь ничуть не уступает Интернету. Эти технологии роднит то, что обе они открыты и барьеров для подключения к ним не существует. Сложности для мошенников начинаются лишь на этапе получения доступа к требуемым ресурсам.
Переход к 3G-системам резко обострит проблемы информационной безопасности, так как их услуги не только очень привлекательны (мобильный Интернет, электронная коммерция и т. д.), но и таят в себе возможности обогащения. Если до сих пор основная цель мошенников состояла в уклонении от оплаты, то с появлением 3G-систем будет представлять интерес коммерческая информация, передаваемая в сети, заказ товаров и т. п.
Нет сомнений, что после развертывания 3G-систем радиохакеры попытаются найти в них уязвимые места, хотя уже сейчас производители разрабатывают специальные средства защиты. По мнению аналитиков, теоретически можно полностью искоренить мошенничество, но принятые меры не всегда целесообразны. Эксперты считают, что задача операторских компаний – найти баланс между теми убытками, которые они несут, и затратами на борьбу с мошенничеством. А чтобы рынок мобильной коммерции стал привлекательным для пользователей, их нужно убедить в надежности защиты коммерческой и финансовой информации при проведении электронных денежных операций.