Эволюция сетей сотовой связи

Развитие сотовой сети не стоит на месте. Изначально она предоставляла лишь возможность поговорить, а сейчас мы с помощью неё передаем большие объемы трафика. Первые два поколения сотовых сетей 1 и 2G (например, сети стандартов NMT и GSM) обеспечивали передачу только голосовых сообщений. Позже в сети GSM появилась возможность передачи коротких сообщений SMS, а далее – и мультимедийных (голос+видео) сообщений MMS (так называемые стандарты 2,5G).

Сотовая связь совершенствуется не сразу, а рывками. Переход от одной технологии к другой говорит о том, что появилось новое поколение. Поэтому стандарты называются 1G, 2G, 3G и так далее. Буква “G” означает -поколение (generation).

Первое поколение сотовой связи

Первое поколение сотовой связи принято называть 1G. Но в годы действия этих сетей никто о таком понятии не знал. Тогда многие люди и не думали о том, что в ближайшем будущем сотовая связь станет совсем другой.

Фактически это аналоговая связь. Её запуск состоялся 3 апреля 1973 года. Как и в случае со стационарной аналоговой связью, теоретически сотовый телефон можно было задействовать в качестве модема. Но решиться на это мог только какой-нибудь миллионер, потому что минута разговора в то время стоила очень больших денег.

Обычным людям сотовая связь первого поколения стала доступной совсем не сразу. Первые десять лет некоторые компании занимались только экспериментами. Коммерческая реализация произошла только в 1984 году. Сразу стало ясно, что аналоговая сотовая связь имеет большой ряд недостатков. Во-первых, каждая сота имела малую ёмкость — при подключении к ней большого количества абонентов начинались серьезные проблемы. Во-вторых, качество сигнала было очень плохим, особенно если абонент находился в здании. Первыми об этих проблемах задумались европейцы. Они начали разрабатывать цифровую связь.

Второе поколение сотовой связи

В 1982 году Европейская конференция почтовых и телекоммуникационных ведомств начала разрабатывать стандарт GSM. Вскоре его начали называть 2G-связью.

Коммерческий релиз сетей стандарта GSM состоялся в 1991 году. Цифровой метод передачи данных позволял абонентам обмениваться SMS-сообщениями. А чуть позже им стал доступен выход в Интернет через протокол WAP.

Постепенно на прилавках магазинов стало появляться всё большее количество портативных устройств, умеющих выходить в глобальную паутину. В связи с этим сотовым операторам необходимо было что-то делать, так как в 2G остро не хватало скорости передачи данных. Поэтому вскоре появилось промежуточное поколение сотовой связи, которое назвали 2,5G. В этот стандарт внедрили поддержку технологии GPRS, а затем и EDGE. Отныне мобильным телефоном осуществлялась пакетная передача данных — абонент платил за конкретный объем трафика, а не за время соединения с сервером. Это не только сэкономило людям деньги, но и увеличило скорость передачи и приема данных. В 2G-сетях этот параметр равнялся 9,6 Кбит/с, тогда как поддержка телефоном поколения 2,5G позволяла выходить в интернет на скорости до 170 Кбит/с (GPRS) или даже 384 Кбит/с (EDGE).

Третье поколение сотовой связи

В 3G входят пять стандартов: CDMA2000, W-CDMA, TD-CDMA/TD-SCDMA и DECT. DECT не является стандартом сотовой связи, так как он используется в домашней и офисной беспроводной телефонии. Остальные стандарты применяются для обеспечения связью владельцев мобильных телефонов. Все они имеют похожие спецификации.

От 2G третье поколение в первую очередь отличалось повысившейся скоростью передачи данных. Если абонент стоит на месте, то он может скачивать данные на скорости около 2 Мбит/с. При неспешном шаге трафик загружается со скоростью примерно 384 Кбит/с. В транспортном средстве скорость падала ещё сильнее — до 144 Кбит/с.

С появлением смартфонов стало мало и вышеуказанных скоростей. Поэтому достаточно быстро стал популярным стандарт HSPA. Он ознаменовал собой приход поколения 3,5G. Наделенные его поддержкой сотовые телефоны научились передавать данные со скоростью 14,4 Мбит/с. И это было только начало! В дальнейшем стандарт совершенствовался, в результате чего теоретически оказалась достижима скорость 84 Мбит/с. В основе HSPA заложена многокодовая передача данных при сопоставимых размерах сот.

Четвёртое поколение сотовой связи

Для загрузки больших страниц с телефонов требовалась повышенная скорость, которую мог обеспечить только новый стандарт. Активная популяризация 4G началась в марте 2008 года.

Результатом работы учёных стали два стандарта: WiMAX и LTE. LTE получил наибольшее распространение. Внедрение LTE позволило существенно увеличить ёмкость каждой соты, хотя ареал её действия при этом уменьшился. Теперь минимальная скорость передачи данных составляла 100 Мбит/с, чего хватает большинству среднестатистических владельцев смартфонов. В дальнейшем этот параметр вырос ещё сильнее. Этого удалось достичь за счёт реализации технологии LTE-Advanced. В зависимости от категории поддерживаемой аппаратом технологии, может достигаться скорость 400 Мбит/с или даже 1 Гбит/с.

В отличие от предыдущих поколений, стандарт LTE изначально предназначался только для пакетной передачи данных. Но со временем стала доступной и цифровая передача голоса — за это ответственна технология VoLTE. Качество звука при этом гораздо выше, нежели при разговоре посредством сетей 2G или 3G. Однако до сих пор эту технологию поддерживают лишь единичные смартфоны.

Пятое поколение сотовой связи

Сейчас идет активная разработка 5G. Стандарт работает на сверх высоких частотах, поэтому зона покрытия будет довольно-таки низкая. Возможностей LTE в плане передачи данных вполне хватает. Поэтому при разработке нового стандарта наибольший упор делается на ёмкость сот. Ведь количество абонентов растёт всё сильнее. Больше всего 5G облегчит жизнь создателям носимых устройств и девайсов, объединяющихся в систему «Умный дом». Ожидается, что только на площади в 1 квадратный километр будет возможно подключение к сети одного миллиона гаджетов.