Четвёртое поколение сотовой связи Интернет в мобильнике со скоростью 2,5 Гбит с реальность ил (стр. 1 из 2)
Четвёртое поколение сотовой связи: Интернет в мобильнике со скоростью 2,5 Гбит/с – реальность или миф?
Несмотря на то, что во всём мире ещё происходит постепенный переход от второго поколения сотовой связи к третьему, вот уже около 5 лет ведутся разработки четвёртого поколения. Что предложит новая технология? Сколько будет стоить её использование и внедрение? Когда начнётся коммерческое использование? Об этом и о других тонкостях 4G в нашем материале...
Бурное развитие мобильности и Всемирной Паутины привело к тому, что сегодня новейшие коммуникационные сервисы, предлагаемые операторами сотовой связи, касаются именно Интернета, возможностей передачи более высококачественного звука, а в недалеком будущем и видео. Однако всё это требует широких каналов связи. Наиболее распространённый стандарт на территории Европы – это сотовая сеть второго поколения, носящая название GSM (сокращенно от GlobalSystemforMobiletelecommunications). Скорость передачи данных внутри неё не превышает 9,6 кбит/с, что очень мало даже по меркам десятилетней давности.
Решить проблему узкого канала сетей GSM был призван стандарт GPRS (GeneralPacketRadioService), известный как 2.5G или поколение «два с половиной». Такое название он получил по той причине, что стал промежуточным между вторым (2G) и третьим (3G) поколением. По сути, это надстройка над GSM, чтобы сделать доступным (то есть более быстрым и дешёвым) пользование сетью Интернет.
Сотовая связь третьего поколения сегодня предлагает такие сервисы, как видеозвонок и высокоскоростной мобильный доступ в Интернет. Тем не менее, это далеко не предел развития современных технологий. Уже сейчас разрабатывается и тестируется четвёртое поколение мобильных сетей. Из главных его преимуществ можно выделить следующие: высокие скорости передачи данных, сравнимые с наземными сетями; возможность передачи высококачественного звука и видео; объединение существующих стандартов связи (2G, 3G, Wi-Fi, WiMAX и др.) в единый совместимый стандарт.
Путь от 1G до 4G: 30 лет эволюции
Прежде чем перейти к подробному описанию перспектив четвёртого поколения сотовой связи, давайте проследим эволюцию мобильных коммуникаций, которая берёт свое начало во второй половине прошлого века.
Эволюция стандартов сотовой связи
| Поколение | 1G | 2G | 2.5G | 3G | 3.5G | 4G |
| Начало разработок | 1970 | 1980 | 1985 | 1990 | <2000 | 2000 |
| Реализация | 1984 | 1991 | 1999 | 2002 | 2006-2007 | 2008-2010 (?) |
| Сервисы | аналоговый стандарт, синхронная передача данных со скоростью до 9,6 кбит/с | цифровой стандарт, поддержка коротких сообщений (SMS) | большая ёмкость, пакетная передача данных | ещё большая ёмкость, скорости до 2 Мбит/с | увеличение скорости сетей третьего поколения | большая ёмкость, IP-ориентированная сеть, поддержка мультимедиа, скорости до сотен мегабит в секунду |
| Стандарты | AMPS, TACS, NMT и др | TDMA, CDMA, GSM, PDC | GPRS, EDGE, 1xRTT | WCDMA, CDMA2000, UMTS | HSDPA | единый стандарт |
| Ширина канала | 1,9 кбит/с | 14,4 кбит/с | 384 кбит/с | 2 Мбит/с | 3-14 Мбит/с | 1 Гбит/с |
| Сеть | PSTN* | PSTN* | PSTN*, сеть пакетной передачи данных | сеть пакетной передачи данных | сеть пакетной передачи данных | Интернет |
*PSTN – Public Switched Telephone Network
Несмотря на то, что самое первое поколение сотовой связи было реализовано лишь к середине 80-х годов прошлого века, попытка построить мобильную сеть относится ещё к 1946 году, когда её попытались сделать в городе Сент-Луисе. Тем не менее, тогда эксперимент не получил достаточного признания, чтобы развиться в нечто большее.
1G
Спустя полтора десятилетия к идее беспроводной общедоступной сотовой связи вернулись ещё раз. Самым известным из первого поколения стандартов является NMT (NordicMobileTelephonesystem). Его окончательные спецификации были приняты в 1978 году пятью скандинавскими странами (Данией, Финляндией, Исландией, Норвегией и Швецией).
Для современного человека, привыкшего к слову «цифра», выражение «аналоговая сотовая связь» будет звучать как-то дико. Тем не менее, всё первое поколение было аналоговым. Впрочем, если разобраться, тогда понятие «мобильный Интернет» отсутствовало в принципе, поэтому точность и скорость цифровых каналов не требовались.
Стандарт NMT работает в диапазоне частот 453,0-457,5 МГц, используя до 180 каналов связи по 25 кГц каждый. Радиус действия одной базовой станции достигает 5-25 км в зависимости от нагрузки на каждую из них.
В 1983 году была разработана модернизированная версия NMT-900 (первая условно называлась NMT-450), работавшая на частоте 900 МГц. Выход обновлённого стандарта позволил уменьшить размеры телефонных аппаратов, а также добавить несколько новых сервисов.
Тем не менее, спустя некоторое время NMT отошёл на второй план, уступив дорогу более прогрессивным цифровым стандартам. Вполне естественно, что первое поколение сотовой связи не смогло с ними конкурировать. Даже несмотря на то, что качество аналоговой беспроводной связи в целом было удовлетворительным, разговор можно было легко перехватить и расшифровать.
2G
Принципиально новым подходом к передаче информации (в частности, голоса) отличалось второе поколение мобильных коммуникаций. На этот раз в его основу легли цифровые стандарты, которых насчитывается четыре. Наибольшее распространение получили GSM и CDMA (CodeDivisionMultipleAccess). Первый из них пришёл на смену NMT и применяется по сей день преимущественно в Европе, а также в США.
Что касается CDMA, то он был разработан компанией QUALCOMM, а его коммерческое применение началось в 1995 году (GSM – в 1991 году). Несмотря на то, что CDMA был представлен на несколько лет позже своего основного конкурента, GSM, он имеет ряд преимуществ. В первую очередь это относится к скорости передачи данных. Если у GSM предел не превышает 9,6 кбит/с, то у CDMA вызов начинается с 9,6 кбит/с, а потом распространяется до 1,23 Мбит/с.
Ещё одним важным отличием является использование распределённого спектра. Для оборудования такой сигнал будет выглядеть небольшим возвышением над обычным уровнем шума. В связи с этим его крайне сложно обнаружить и идентифицировать. Подобный метод также используется в военных целях, так что во время разговора по CDMA-телефону вы можете быть уверены в надёжной защите от случайного подслушивания.
2.5G
Несмотря на то, что разработки третьего поколения сотовой связи стали вестись практически сразу после начала использования на коммерческой основе GSM, даже по сей день оно имеет крайне ограниченное распространение. Вместо него почти повсеместно доступно промежуточное поколение 2.5G, реализованное в виде стандарта GPRS.
Стандарт GPRS использует базовые станции GSM для передачи данных, что делает его внедрение достаточно простым. Кроме того, он настроен на пакетный обмен информацией, что подходит в первую очередь для доступа в Интернет, а также позволяет находиться все время подключенным к Сети и при этом принимать звонки по обычным каналам (при звонке соединение по GPRS временно приостанавливается, но не обрывается).
В целом, GPRS и был создан с целью реализовать понятие «мобильный Интернет». Необходимость доступа из сотовых сетей во Всемирную Паутину и различные корпоративные сети присутствовала уже достаточно давно. Так, к примеру, служащий какой-либо компании в случае возникновения потребности может срочно подключиться к сети своего предприятия при помощи ноутбука и мобильного телефона с поддержкой сервиса GPRS (которым сегодня оснащаются большинство аппаратов).
Тем не менее, скорость передачи данных при использовании GPRS оставляет желать лучшего. Официально максимальный его предел равен 115 кбит/с. Тем не менее, в реальности обмен информацией производится не быстрее, чем на скорости 40-50 кбит/с, что в два раза меньше теоретического максимума. По сегодняшним меркам такой пропускной способности не хватит для комфортного серфинга по Интернету. Как раз эту проблему и должны будут решить стандарты третьего поколения, чьи пропускные каналы будут куда как шире.
3G
Всего существует три основных стандарта 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service), CDMA2000 и WCDMA (Wide CDMA). Все они настроены на пакетную передачу данных и, соответственно, на работу с цифровыми компьютерными сетями, включая Интернет. Скорость передачи данных в новом поколении стандартов может достигать 2,4 Мбит/с. Это позволит поднять качество звука, а также добавить такой сервис, как видеозвонок, о котором, вероятно, слышали уже многие. Мобильный Интернет теперь станет доступнее и значительно быстрее.
Кроме того, при необходимости сеть 3G может быть наложена на уже ранее развёрнутую GSM или другой стандарт второго поколения. Это возможно по причине использования разных радиосетей этими стандартами. В результате оператор мобильной связи может добавлять новые сервисы по мере появления необходимости в них. А по причине того, что на сегодняшний день все телефоны пока являются двухстандартными (то есть могут работать как в 2G, так и в 3G), у пользователей не возникнет проблемы выбора.
3.5G
Учитывая то, что некоторые страны уже практически полностью перешли на 3G (в частности, Япония, где абонентов такой сотовой сети уже 98%), а до внедрения 4G пока ещё достаточно далеко, ожидается появление так называемого поколения 3.5G, которое получит официальное название HSDPA (HighSpeedDownlinkPacketAccess). Причём ожидается оно не только в Японии, но и в Европе. Что интересно, некоторые операторы уже работают с ней в тестовом режиме больше года.Схема работы стандарта HSDPA (3.5G)
По сути, HSDPA – это просто модернизированный 3G. Если в «оригинальном» третьем поколении средняя скорость обмена данными составляет 384 кбит/с, а максимальная – 2 Мбит/с, то внедрение 3.5G увеличит эти значения до 3 и 14 Мбит/с соответственно.