Новое
Мобильность во всём
   
   

Эволюция беспроводных сетей. История 1G, 2G, 3G, 4G. WiMAX и LTE

Еще совсем недавно, мобильные телефоны были действительно телефонами, а не смартфонами и не суперфонами как сейчас. Эти «древние» аппараты могли поддерживать минимальный набор функций, например, осуществлять только звонки и отправлять текстовые сообщения. Никаких тут тебе социальных сетей, микроблогов и загрузки 8-ми мегапиксельных фотографий на Flickr или Instagram.

Хорошо, что те дни уже позади и по всему миру стали активно проявлять перспективные беспроводные высокоскоростные сети передачи данных нового поколения, и некоторые вещи начинают казаться запутанными. Давайте постараемся разобраться, что же такое 4G? Да мы постоянно слышим о 3G, но не совсем понимаем, что это такое и означает ли это, что 3G лучше, чем 4G? Ответы на эти вопросы требуют небольшой экскурсии в историю развития беспроводных технологий.

Отметим для начала, что приставка «G» означает «поколение» (от англ. generation), поэтому, когда вы слышите о 4G, это означает, что разговор идет о беспроводной сети, построенной на основе технологии четвертого поколения. Применение определения поколения в данном контексте приводит ко всей той путанице, в которой мы сейчас попробуем разобраться.

1G

История начинается с появления в 80-х годах прошлого столетия нескольких новаторских сетевых технологий: сочетания NMT и TACS в Европе и AMPS в США. Хотя несколько поколений услуг мобильной связи существовали и раньше, тройка NMT[1], TACS[2] и AMPS[3] считается первым поколением беспроводной сети 1G, потому, что именно эти технологии позволили мобильным телефонам, в том виде, в котором мы их сейчас видим, стать массовым продуктом.

В те времена и в голову никому не приходила услуга передачи данных т.к. – это были чисто аналоговые системы, придуманные и спроектированные исключительно для осуществления голосовых вызовов и некоторых других скромных возможностей. Да, тогда уже существовали модемы, однако из-за того, что беспроводная связь более подвержена искажениям и шумам, чем обычная проводная, скорость передачи данных была очень низкой. К тому же, стоимость минуты разговора была настолько высокой, что мобильную связь мог позволить себе только материально обеспеченный человек.

2G

В начале 1990-х годов наблюдается подъем первых цифровых сотовых сетей, которые имели ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми системами, к коим можно отнести улучшенное качество звука, повышенную производительность, большую защищенность и др. GSM начал свое развитие в Европе.

Второе поколение беспроводной сети 2G уже имело поддержку передачи коротких текстовых сообщений (SMS), а также технологию передачи данных (CSD)[4], которая позволяла передавать данные в цифровом виде. Все это позволило увеличить скорость передачи данных до 14,4 кбит/с, что было сравнимо со скоростью стационарных модемов в середине 1990-х годов.

Для того, чтобы инициировать передачу данных с помощью технологии CSD, необходимо было совершить специальный «вызов». Это было похоже на телефонный модем – вы или были подключены к сети, или нет. В условиях того, что тарифные планы в то время измерялись в минутах, а CSD была сродни обыкновенному звонку, практической пользы от технологии почти не было.

2.5G

В 1997 году появился сервис GPRS. Его появление стало переломным моментом в истории беспроводной сотовой связи, потому что с его появлением существующие GSM-сети начали поддерживать непрерывную передачу данных. С использованием GPRS, вы можете осуществлять передачу данных только тогда, когда это необходимо. К тому же, GPRS может работать с большей, чем CSD, скоростью – теоретически до 171,2 кбит/с, а операторы получили возможность тарифицировать трафик, а не время на линии.

GPRS появился в тот момент, когда люди стали активно проверять свои электронные почтовые ящики, что позволило ему набрать популярность за очень короткое время. Когда технология GPRS уже была на рынке, Международный союз электросвязи (ITU)[5] опубликовал новый стандарт – IMT-2000[6] утверждающий спецификации «настоящего» 3G. Ключевым моментом, в этой истории, было обеспечение скорости передачи данных до 2 Мбит/с для стационарных терминалов и 384 кбит/с для беспроводных сетей, что было не под силу GPRS.

Таким образом, GPRS застрял между поколениями, 2G – которое он превосходил, и 3G – до которого не дотягивал.

3G, 3.5G, 3.75G и 2.75G туда же

В дополнение к вышеупомянутым требованиям скорости передачи данных, новые стандарты 3G призывали обеспечить легкую миграцию с беспроводных сетей второго поколения. Для осуществления данного мероприятия, был разработан стандарт EDGE, который позволял операторам сетей GSM, выжать дополнительные соки из 2.5G сетей, не вкладывая серьезные деньги в модернизацию оборудования. EDGE был впервые представлен в 2003 году в Северной Америке. С помощью мобильного телефона, поддерживающего EDGE, абоненты могли получать скорость, в два раза превышающую GPRS, что вполне неплохо для того времени.

В 2004 году наиболее активно EDGE был поддержан GSM-операторами Северной Америки. Причиной этому послужил сильный соперник: CDMA2000[7]. Хотя официально CDMA2000 является стандартом 3G, он обеспечивает скорость передачи данных лишь немногим больше, чем GPRS. Большинство других GSM-операторов рассматривали в качестве следующего шага развития технологию UMTS[8], поэтому предпочли либо пропустить внедрение EDGE, либо использовать его там, где будет отсутствовать покрытие UMTS-сети. Однако, как показала практика, высокая стоимость и объём работ по внедрению UMTS заставили некоторых европейских операторов пересмотреть свой взгляд на EDGE как на целесообразный.

Итак, куда же отнести EDGE? Это не так быстро, как CDMA2000 или UMTS, так что можно сказать, что это не 3G. Но это явно быстрее, чем GPRS, а это означает, что EDGE должен быть лучше, чем 2.5G. Действительно, многие люди назвали бы EDGE технологию как 2.75G.

Спустя некоторое время, беспроводные сети CDMA2000 получили обновление 1x EV-DO Rel.0. Обновление позволило увеличить входящую скорость до 2,4 Мбит/с и исходящую скорость до 153 кбит/с. Таким образом, мы получили 3.5G! То же самое для UMTS: технологии HSDPA[9] и HSUPA[10] позволили увеличить скорость для входящего и исходящего трафика.

Дальнейшие усовершенствования UMTS будут использовать HSPA+[11], HSPA+ Dual Carrier, и HSPA+ Evolution, которые теоретически обеспечат пропускную способность от 14 Мбит/с до умопомрачительных 600 Мбит/с. Итак, можно ли сказать, что мы попали в новое поколение, или это можно назвать 3.75G по аналогии с EDGE и 2.75G? Думаю, что ответ понятен...

4G

Подобно тому, как было со стандартом 3G, ITU взяла под свой контроль 4G, привязав его к спецификации, известной как IMT-Advanced[12]. Спецификация устанавливает скорость входящих данных в 1 Гбит/с для стационарных терминалов и 100 Мбит/с для мобильных аппаратов. Это действительно огромные скорости, которые могут обогнать даже прямое подключение к широкополосному каналу.

Все эти спецификации являются настолько прогрессивными, что ни один коммерческий стандарт в мире не соответствует им. Так сложилось, что технологии WiMAX[13] и LTE[14], считаются технологиями четвертого поколения беспроводных сетей, но это верно лишь отчасти: во-первых, они оба используют новые, чрезвычайно эффективные схемы мультиплексирования, а во-вторых, в них обоих отсутствует канал для передачи голоса. Мы можем с уверенность утверждать, что 100% их пропускной способности используется для услуг передачи данных. Это означает, что передача голоса будет рассматриваться как VoIP[15].

Как показала практика, WiMAX и LTE терпят неудачу в скорости передачи данных. Теоретически значения скорости находятся на уровне 40 Мбит/с и 100 Мбит/с, а практически, реальные скорости коммерческих сетей не превышают 4 Мбит/с и 30 Мбит/с соответственно. Данный факт не удовлетворяет высоким требованиям IMT-Advanced. Обновление стандартов до WiMAX Release 2 и LTE-Advanced обещают поддержку этих скоростей, однако работа до сих пор не завершена и реальных сетей, которые их используют, по-прежнему не существует.

Можно с уверенностью утверждать, что стандарты WiMAX и LTE существенно отличаются от классических стандартов 3G, чтобы можно было говорить о смене поколений. Подавляющее большинство операторов по всему миру, которые развернули подобные сети, называют их 4G. Обе технологии (WiMAX и LTE) в течение нескольких следующих лет будут развернуты у многих операторов связи по всему миру и использование названия 4G будет только расти.

Неизвестно, будут ли WiMAX Release 2 и LTE-Advanced называться 4G к моменту своего появления? Быть может возможности этих сетей будут сильно отличаться от сетей 4G, которые существуют сегодня, к тому же отделы маркетинга не испытывают недостатка в названиях поколений.

В заключение хочется отметить, что как бы в будущем не называли беспроводные сети, они все равно играли и будут играть ключевую роль в обеспечении широкополосного доступа к интернету в труднодоступных районах. Оператору рентабельнее построить одну станцию 4G, которая обеспечит связь на расстоянии десятков километров, чем покрывать, например сельхозугодия паутиной оптоволоконных линий.

Используемые обозначения

1. NMT (Nordic Mobile Telephone) – стандарт на аналоговые сотовые системы подвижной радиосвязи. Разработан совместно Данией, Финляндией, Норвегией и Швецией для организации автоматической системы подвижной радиотелефонной связи общего пользования в Скандинавских странах.

2. AMPS (Advanced Mobile Phone Service) – аналоговый стандарт мобильной связи в диапазоне частот от 825 до 890 МГц, разработанный для Северной Америки, затем распространившийся и в других странах.

3. TACS (Total Access Communications System) – аналоговая сотовая система связи общего доступа первого поколения.

4. CSD (Circuit Switched Data) – технология передачи данных, разработана для мобильных телефонов стандарта GSM.

5. ITU (англ. International Telecommunication Union – Международный Союз Электросвязи) – международная организация, определяющая рекомендации в области телекоммуникаций и радио, а также регулирующая вопросы международного использования радиочастот.

6. IMT-2000 – глобальный стандарт для 3G сетей, открывший путь к инновационному развитию приложений и услуг.

7. CDMA (англ. Code Division Multiple Access – Множественный Доступ с Кодовым Разделением) – технология связи, обычно радиосвязи, при которой каналы передачи имеют общую полосу частот, но разную кодовую модуляцию.

8. UMTS (англ. Universal Mobile Telecommunications System – Универсальная Мобильная Телекоммуникационная Система) – технология сотовой связи, разработанная Европейским Институтом Стандартов Телекоммуникаций (ETSI) для внедрения 3G в Европе.

9. HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) – стандарт мобильной связи, рассматривается как один из переходных этапов миграции к технологиям мобильной связи четвёртого поколения 4G.

10. HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access) – стандарт мобильной связи, позволяющий ускорить передачу данных от устройств конечного пользователя до базовой станции.

11. HSPA+ (High-Speed Packet Access Plus) – стандарт мобильной связи 3G, позволяющий увеличить скорость от абонента к абоненту.

12. IMT-Advanced – глобальная платформа, на основе которой будут созданы последующие поколения услуг беспроводной связи, которые превосходят возможности систем IMT-2000.

13. WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) – телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств.

14. LTE (Long Term Evolution) – стандарт усовершенствования технологий мобильной передачи данных CDMA, UMTS.

15. VoIP (Voice over IP) – общее название коммуникационных протоколов, технологий и методов, обеспечивающих передачу речевого сигнала по IP-сетям.

 
         
GPRS кратко | GPRS подробно | GPRS FAQ | Настройка GPRS | Архив | Статьи | Контакты


© 2003-2017 «GPRS-GSM»
Перепечатка материалов сайта разрешается только при обязательной установке активной гиперссылки рядом с опубликованным материалом, для печатных изданий – с формулировкой «По материалам gprs-gsm.ru».

Яндекс цитирования