CSD (Circuit Switched Data) — это оригинальная технология передачи данных, разработанная для мобильных телефонов стандарта GSM, которая использует коммутацию каналов (в отличие от коммутации пакетов) для передачи информации через голосовые каналы. Технология является одним из первых способов доступа в интернет с мобильных устройств и представляет собой 2G-интернет.
Основные технические характеристики
Стандартизация и историческое развитие:
CSD была впервые представлена в 1990-х годах как способ передачи данных по традиционной телефонной сети с коммутацией каналов. До появления CSD передача данных через мобильный телефон выполнялась с использованием модема (встроенного или подключаемого), который имел максимальную скорость всего 2,4 кбит/с из-за ограничений по качеству аудиосигнала. С появлением цифровой передачи данных в GSM, CSD предоставила практически прямой доступ к цифровому сигналу, позволяя достичь более высоких скоростей.
- Базовая скорость CSD: 9,6 кбит/с на одном временном слоте
- Эта скорость используется одним голосовым каналом GSM
- Многие операторы выделяют два и более временных слота для вызовов CSD, что позволяет пропорционально увеличивать скорость
- Двухканальный режим: 19,2 кбит/с
- Со скоростью 9,6 кбит/с можно передать стандартную фотографию размером 100 Кбайт примерно за 1,5 минуты
HSCSD (High-Speed Circuit-Switched Data):
Расширенная версия CSD, разработанная для предоставления более скоростной связи:
- Скорость: до 57,6 кбит/с
- Использует принципы, аналогичные CSD, но с использованием нескольких каналов одновременно
- Максимальная скорость передачи данных по HSCSD составляет 19 200 кбит/с при использовании нескольких временных интервалов
- Зона покрытия CSD соответствует зоне покрытия GSM
- Это главное преимущество технологии, так как CSD работает везде, где работает GSM-сигнал
CSD — это способ транспортировки пользовательских данных через коммутируемые вызовы GSM. Это технологический эквивалент использования аналоговых модемов или ISDN по проводной телефонии, но в мобильных сетях.
Архитектура и принцип работы
CSD-соединение работает очень похоже на обычный голосовой вызов. При передаче данных:
- Между мобильным телефоном и базовой станцией формируется голосовой канал, такой же, который используется при разговоре по мобильному телефону
- Аналогичный канал формируется между базовой станцией и контроллером базовых станций
- Канал устанавливается между контроллером и центром коммутации (Mobile Switching Centre — MSC)
- Этот канал занимается только одним соединением одного абонента, то есть является выделенным
- В центре коммутации возможно преобразование сигнала в аналоговую форму и кодирование с помощью PCM, либо использование цифрового сигнала по стандарту ISDN для передачи на сервер удалённого доступа
- Данные преобразуются в серию тональных сигналов, которые передаются по телефонной линии
- Принимающее устройство преобразует тональные сигналы обратно в данные
- Выделяется единичный временной интервал между телефоном и базовой станцией
- Выделенный «подвременной интервал» (16 кбит/сек) устанавливается между базовой станцией и транскодером
- Другой временной слот 64 кбит/сек выделяется для передачи данных между транскодером и центром коммутации
Тарификация и модели оплаты
- Повременная тарификация — оплата по времени разговора, как при обычном голосовом вызове
- Это делает CSD дороже в использовании по сравнению с другими технологиями, такими как GPRS
- Абоненту «влетает в копеечку» при передаче больших объёмов данных
Преимущества CSD
Основные достоинства технологии:
- Широкое географическое покрытие — зона покрытия соответствует зоне действия GSM, что обеспечивает доступ в удалённых местах. На «полях» России установлено около 70% устройств, поддерживающих CSD.
- Высокая надёжность в отдалённых регионах — часто в сельской местности нет GPRS-сигнала, но есть GSM, поэтому CSD остаётся единственным способом передачи данных.
- Универсальная совместимость — CSD совместим со многими протоколами передачи данных. Большинство мобильных телефонов поддерживают CSD.
- Надёжная и безопасная передача — выделенный канал обеспечивает надежную доставку данных, что важно для критических приложений, таких как удалённый мониторинг и управление.
- Соответствие работе телефонной сети — полная совместимость с традиционными системами ISDN и PSTN, так что данные могут быть обработаны как обычные модемные вызовы.
- Доступность оборудования — неоспоримым преимуществом является доступность оборудования. Много установленного оборудования, которое нельзя просто так заменить.
- Использование в M2M коммуникации — для machine-to-machine связи CSD может использоваться для создания выделенной цепи между двумя машинами на время передачи данных.
- Отсутствие задержек — сеть CSD обеспечивает прямой доступ без задержек на получение вызова, благодаря чему нет необходимости устанавливать соединение заново при каждой передаче данных.
- Постоянное соединение — при наличии активного соединения полоса пропускания остаётся постоянной и гарантированной.
Недостатки CSD
Основные ограничения технологии:
- Критически низкая скорость передачи — максимальная скорость 9,6 кбит/с значительно отстаёт от современных стандартов. Для сравнения, GPRS достигает 40–120 кбит/с, а 4G обеспечивает гигабиты в секунду.
- Высокие затраты на использование — тарификация по времени, как при голосовых вызовах. Это существенно дороже, чем использование GPRS с тарификацией по объёму.
- Длительное время организации сеанса — время организации сеанса связи между модемами может варьироваться от 2 до 16 секунд. При передаче 20 Кбит информации, занимающей примерно 2 секунды, накладные расходы составляют от 2 до 16 секунд, что делает его неэффективным для передачи малых объёмов данных.
- Ограниченная поддержка мультимедийных данных — низкая пропускная способность делает невозможной передачу видео, аудио и больших файлов.
- Занимает голосовой канал — для передачи данных используется голосовой канал, что невыгодно операторам GSM-связи, которые предпочли бы предоставить голосовые каналы пользователям за большую плату.
- Отсутствие альтернатив в некоторых регионах — несмотря на развитие GPRS и других технологий, в целых областях России по-прежнему остаётся возможность снятия показаний с приборов учета только с помощью CSD-модемов.
- Постепенное сворачивание услуги — операторы сотовой связи регулярно пересматривают тарифы на CSD-связь, стараясь сократить её использование. Многие операторы уже отменили эту услугу в пользу более современных технологий.
- Неэффективность для облачных приложений — несовместимость с современными облачными и дата-интенсивными приложениями.
- Ненадежность для реального времени — в некоторых условиях задержка и разрывы соединения могут быть проблематичными для критичных приложений.
- Требует лицензию и баланс — требуется наличие положительного баланса на SIM-карте и подключение услуги передачи данных по CSD у оператора.
Применение CSD
Использование технологии в различных областях:
- M2M (Machine-to-Machine) коммуникация — связь между приборами учета и централизованными системами
- Сбор показаний счетчиков — электроэнергии, воды, тепла в удалённых местах
- Передача факсов низкого разрешения — благодаря достаточной скорости для текстовой информации
- Удалённый мониторинг и управление — в местах, где отсутствует GPRS-сигнал
- Исторические системы — в старых устройствах и системах мониторинга, которые не могут быть быстро заменены
- Предаварийные системы связи — в ситуациях, где требуется любая доступная связь
Сравнение CSD с другими технологиями GSM
| Параметр | CSD | GPRS | EDGE | HSCSD |
|---|---|---|---|---|
| Скорость | 9,6 кбит/с | 40–120 кбит/с | 474 кбит/с | 19–57,6 кбит/с |
| Модель доступа | Коммутация каналов | Коммутация пакетов | Коммутация пакетов | Коммутация каналов |
| Тарификация | По времени | По объёму | По объёму | По времени |
| Время организации сеанса | 2–16 сек | Минимально | Минимально | 2–16 сек |
| Совместимость оборудования | Очень высокая | Высокая | Средняя | Высокая |
| Покрытие | GSM (везде) | Ограниченное | Ограниченное | GSM (везде) |
| Надёжность | Высокая | Средняя | Хорошая | Высокая |
| Применение | M2M, счетчики | Веб-браузинг | Веб-браузинг, видео | Высокоскоростная передача данных |
Текущее состояние и будущее CSD
Несмотря на устаревание технологии, некоторые операторы продолжают создавать новые M2M тарифы с поддержкой CSD. Однако многие операторы сокращают поддержку CSD в пользу современных технологий, таких как GPRS, EDGE, 3G, 4G LTE и выше.
Причины сохранения CSD:
- Огромное количество установленного оборудования (примерно 70% на территории России), которое нельзя быстро заменить
- Отсутствие альтернатив в целых регионах страны, где GPRS-сигнал недоступен, но есть GSM
- Низкая стоимость замены — дешевле поддерживать существующие CSD-решения, чем модернизировать инфраструктуру
CSD представляет собой исторически значимую технологию, которая открыла эру мобильного доступа в интернет. Хотя она значительно устарела по сравнению с современными стандартами, технология по-прежнему используется в специализированных приложениях, особенно в системах мониторинга и учета в регионах с ограниченной инфраструктурой. Однако её постепенное вытеснение более современными технологиями неизбежно, и в ближайшие годы CSD станет редкостью, уступив место LTE, 5G и другим передовым стандартам мобильной связи.