От GPRS до LTE – развитие мобильного интернета

Первые исследования в области беспроводной связи традиционно приписываются инженеру Попову. С тех пор технологии сделали большой скачок вперед, и в этой статье мы рассмотрим, как исторически развивалась сотовая связь.

Первые радиостанции были достаточно громоздкими, однако при дальнейшем развитии технологии с уменьшением их габаритов и увеличением числа возникла новая проблема: ограниченность частотного диапазона.

Идея разделения пространства на зоны, обслуживаемые базовыми станциями, так или иначе реализовывалась многими инженерами. Однако в том виде, в каком она существует сейчас, сотовую связь в 70-е в Америке наперегонки разрабатывали две американские компании: Motorola и Bell Labs. Победила Motorola, о чем и сообщила конкуренту 7 апреля 1973 года звонком по первому в мире сотовому телефону. Технология вышла в свет в 1984, и с тех пор началась эпоха сотовой связи.

Первое поколение

Первые стандарты были несовершенны, использовали аналоговую передачу данных и не дружили с роумингом и конфиденциальностью переговоров. Протоколы тех времен: AMPS, NMT и другие. Частоты использовали разные, от 40 до 800 МГц, четкой стандартизации не было.

Второе поколение

В 1982 на смену устаревшим стандартам специальной комиссией Европейского института стандартизации был разработан цифровой стандарт GSM (Global System for Mobile communications) и реализован в 1992. Его частотные диапазоны: 850, 900, 1800, 1900 МГц (в России 900/1800), качество обслуживания возросло, появились новые услуги (например, SMS и MMS). Скорость передачи данных составляла скромные 9600 бит/с

Доступ в Интернет предоставлялся «практически никак», в тренде были WAP-технологии, пока не появился стандарт GPRS (General Packed Radio Service, 1997), в теории обеспечивавший скорость передачи данных до 115 кб/с (в большинстве сот до 48, на практике - меньше). Надстройка EDGE (Enchanced Data rates for GSM, 2003) подняла скорость до теоретических 474 кбит/с.

Их называют 2.5G и 2.75G соответственно (на тот момент уже разрабатывались спецификации 3G). Можно сказать, что с их появлением пришел полноценный мобильный интернет.

Третье поколение

Технология 3G – это ряд мобильных стандартов с определенными функциями, в основе которой лежит технология множественного доступа с кодовым разделением каналов. Используются стандарты CDMA, UMTS и его дальнейшее развитие HSPA, частотные диапазоны остались те же.

Первая 3G-сеть была запущена в 2001 в Японии и технология быстро набрала популярность.

В общем случае абонент 3G-сети может пользоваться Интернетом на скорости до 2 Мбит/с (с последними вариантами HSPA – до 5.7 мб/с uplink и 21 мб/с downlink), а также всеми остальными услугами мобильной телефонии.

Четвертое поколение

Сотовые технологии не стоят на месте, и в 2009 году была введена в эксплуатацию первая LTE-сеть. LTE (Long-Term-Evolution) – это дальнейшее развитие стандартов CDMA/UMTS. Диапазоны используемых частот варьируются в разных странах, обычно находятся в пределах 0.8-0.9, 1.8 и 2.3-2.7 ГГц. 4G-интерфейс несовместим с сетями GSM/UMTS.

Сети 4G ориентированы в гораздо большей степени именно на передачу данных, чем на голосовые услуги.

Спецификация LTE обеспечивает теоретическую скорость загрузки до 3 Гбит/с, на практике операторы дают до 100 Мбит/с.

Пятое поколение

Еще не все регионы имеют достаточную зону покрытия LTE, однако уже полным ходом идут разработки пятого поколения мобильных сетей. Они ориентировано на многократный рост скорости передачи данных к/от абонента и огромный рост пропускной способности.

Достигать этого планируют установкой большого количества маломощных сот в густонаселенных пунктах, масштабируемых в единую сеть с гигантской пропускной способностью.

Ожидается повышение скорости передачи данных до 1-2 Гбит/с, значительное снижение задержки передачи.

Первые 5G-сети заработали в Южной Корее и Китае.

5G-сети работают на более высоких частотах, чем LTE (до 24 ГГц), поэтому их сигнал не распространяется на большие расстояния. Вариантом реализации 5G является использование WiMAX – его можно представить как эволюционировавший Wi-Fi с выросшими скоростями и зоной покрытия.

Очевидно, что пятое поколение необходимо в первую очередь крупным, густонаселенным городам с множеством абонентов, среди которых будут как люди, так и роботы (например, уже сейчас широко распространены "умные" электросчетчики с 3G-модемом).