100 gsm что это
В общей сложности эволюция мобильной связи происходила в следующем порядке - 1G, 2G, 3G и 4G.На момент написания и опубликования статьи, поколение новой мобильной связи 5G уже проходится тестирование в некоторых странах и городах:
США в городах: Хьюстоне, Индианаполисе, Лос-Анджелесе и Сакраменто
Южной Корее в различных крупных городах, а также в Сеуле.
Швейцарии – 54 города.
Германии в нескольких городах: Бонне и Берлине.
Так же, уже готовиться внедрение шестого поколения мобильной связи - 6G во второй половине 2020-х — 2030-е.
Поколения сотовой связи — это набор функциональных возможностей работы сети в рамках определенных стандартов, включая в себя: регистрацию абонента, передачу информации, шифрование, роуминг, а также набор различных услуг, предоставляемых абоненту. И уже в каждое поколение входят различные стандарты, которые с каждым поколением совершенствуются.
Так какой стандарт связи лучше? Сейчас разберемся!
Эти стандарты сотовой связи разделяются на 2 типа:
Цифровые – Все остальные стандарты мобильной связи (2G, 3G, 4G, 5G).
Рабочая частота (мГц):
Первое поколение – 1G.
В 1984 году в коммерческое пользование вышла технологии первого поколения мобильной связи - 1G и функционировала она на аналоговом способе передачи данных. Использовались тогда аналоговые системы и была возможность осуществления только голосовых звонков. Ведь только для голосовых вызовов она и разрабатывалась. Стоимость минуты разговора в 80-х годах была весьма высокой и мобильный телефон в те годы считался дорогим, и редким удовольствием.
Первое поколение имело свои недостатки, а именно:
Отсутствие какого-либо шифрования.
Была возможность прослушивания голосовых вызовов.
Проблемы осуществления роуминга.
Большой вес и стоимость абонентских терминалов.
Полное отсутствие эффективных методов борьбы с замиранием сигнала, даже при передвижении абонента.
Стандарты сотовой связи – 2G.
Основные преимущества в сравнении с 1G:
Высокая емкость сети.
Появилось в сравнении с прошлым поколением - шифрование информации при передаче.
Стала возможна передачи данных.
Куда более лучшая помехоустойчивость.
Возможность создания роуминга.
Вес и стоимость абонентских терминалов стала меньше.
После GSM появилась новая и совершенная технология - GPRS. Данный стандарт сотовой связи позволяет пользователю передавать данные другому устройству в сети интернет. Эта система была создана для пакетной передачи данных с возможной скоростью не более 170 кбит/с.
Данный стандарт применялся для:
- Спутникового отслеживания транспорта.
- Мобильный и в свою очередь безопасный доступ для сотрудников к корпоративным сетям, почтовым и информационным серверам предприятий.
- Доступ в интернет с мобильного устройства с приемлемой на то время скоростью передачи данных, а также с тарификацией по переданным/полученным данным.
После GPRS появилась более новая технология EDGE. Главные отличия от прошлой технологии - способ кодирования данных, благодаря чему возможно передавать куда больший объем данных. Пиковая достижимая скорость передачи данных, не более чем 474 кбит/с.
Для усиления голосовой связи на частоте 900 МГц, мы рекомендуем следующие готовые комплекты:
Выбирать данные комплекты, мы настоятельно рекомендуем по необходимой мощности усиления, а также силе входного сигнала.
Стандарты связи 3G.
Преимущество поколения 3G над прошлым:
- Более лучшая устойчивость к помехам
- Повышенная безопасность сигнала
- Меньшее энергопотребление
Мобильная связь в третьем поколении строится на пакетной передаче данных. Данная сеть позволяет как устраивать видеоконференции, так и просматривать кино, видео и другой контент на любом мобильном устройстве.
В сети третьего поколения, есть одно весьма важное преимущество это улучшенная защита от обрывов мобильной связи при движении абонента. По мере удаления от одной вышки сотового оператора его начинает подхватывать сразу другая станция. Она начинает передавать все больше информации, в то время как предыдущая станция все меньше и меньше, и это продолжается до тех пор, пока клиент вовсе не покинет зону ее обслуживания. При-качественном покрытии сети и вовсе сводиться к минимуму шанс обрыва связи при таком перехвате.
Если вам необходимо усилить сигнал 3G или 4G, то вам отлично подойдут эти 2 комплекта в зависимости от необходимой мощности усиления сигнала:
Так же, можете выбрать комплект для усиления мобильного интернета из нашего каталога:
Стандарт, который обеспечивает для неподвижных объектов скорость передачи данных до 2048 кбит/с. для пользователей со скоростью передвижения не более 3км/ч скорость может достигать примерно до 384 кбит/с, а для абонентов, которые перемещаются со скоростью до 120 км/ч – 144 кбит/с.
W-CDMA - широкополосный множественный доступ с кодовым разделением. При его использовании позволяет получать скорость на малых расстояниях до 2 Мбит/с и на больших расстояниях с полной возможностью передвижения до 384 Кбит/с. Для достижения таких скоростей, сеть требует широкую полосу частот, благодаря чему ширина полосы в данной технологии и составляет 5 МГЦ.
Следующим витком третьего поколения стала сеть HSPA - высокоскоростной пакетный доступ. В первое время скорость передачи данных достигала 14,4 Мбит/с, но уже в нынешнее время, получается достигать и куда высокие значения - 84 Мбит/с и больше.
Этот стандарт связи - улучшенная версия стандарта – HSPA. В нем присутствуют сложные модуляции 16QAM (uplink/downlink) и 64QAM (downlink), а также появилась технология MIMO, которая используется только для скачивания – downlink. Технология MIMO позволит получать пиковую скорость скачивания - 42 Мбит/с и отдачи до 11 Мбит/с.
Стандарты мобильной связи 4G.
LTE Advanced Pro
LTE это стандарт беспроводной передачи данных, а также является развитием стандартов GSM/UMTS. Целью этого нового стандарта было увлечение пропускной способности и скорости передачи данных с использованием нового метода цифровой обработки сигнала, и модуляции, которые были разработаны на рубеже тысячелетий. Так же еще одной целью было упростить всю архитектуру сетей, основанных на IP, при этом в разы уменьшить задержку при передаче данных в мобильной сети.
- Высокая скорость передачи данных
- Улучшенное качество голосовой связи
- При передвижении абонента лучше поддерживается скорость
- Низкое время задержки при передаче данных.
LTE Advanced это главное улучшение стандарта сети LTE. Эта технология получила заявленную скорость до 1 Гбит/с у неподвижных абонентов и 300 Мбит/с у передвижных.
LTE Advanced Pro.
Этот стандарт является более улучшенной версией стандарта - LTE Advanced Pro. Возможная скорость передачи данных составляет до 3 Гбит/с. Так же этот стандарт обладает поддержкой и других новых технологий, которые непосредственно связанные с сетью 5G, что позволяет в недалеком будущем поддерживать стандарту LTE Advanced Pro, сеть нового пятого поколения – 5G.
Сотовая связь нового поколения – 5G.
Эта сотовая связь нового поколения, должна обеспечивать куда большую пропускную способность в сравнении с 4G, имеет малую задержку, скорость передачи данных в 1—2 Гбит/с, более экономный и меньший расход батареи устройства. 5G функционирует на куда больших частотах чем прошлое поколение и благодаря этому имеет маленький радиус покрытия – 200-300 метров.
Какие стандарты связи поддерживают российские операторы?
Стандарты и операторы сотовой связи в России находятся в частотах, которые указаны в таблице ниже:
| Российский оператор | Yota, Мегафон, Билайн. МТС, Теле2 | Yota, Мегафон, МТС, Билайн | Yota, Мегафон, МТС, Билайн, Теле2(СПб) | Yota, Мегафон, МТС, Билайн, Теле2 | Yota, Мегафон, МТС, Билайн,Теле2 |
| Стандарт связи. | 4G | 2G,3G | 2G,3G,4G | 3G | 4G |
| Частота (мГц) | 800 | 900 | 1800 | 2100 | 2600 |
Какой стандарт мобильной связи лучше?
На данный момент самая быстрая связь обеспечивается в сетях 4G.Четвертое поколение связи уже имеет достаточное хорошее покрытие в городах России, а также имеет весьма неплохую скорость передачи данных 100 Мбит/с - 1 Гбит/с, что делает ее использование весьма желанным для многих российских пользователей и клиентов. Но не стоит и забывать о том, что энергопотребление как правило у 4G несколько больше, чем у прошлого поколения (3G). По некоторым данным энергопотребление в сетях четвертого поколения на 20% больше, чем у 3G.
И тут весьма уместен итог. Каждый пользователей при возможности уже выбирает сам 4G или 3G ему использовать. Иметь больше скорость и энергопотребление или наоборот, тут уже зависит от человека и от случая
Аналоговый стандарт скандинавской мобильной телефонии (NMT-450 - Nordic Mobile Telephone) использует диапазон частот 453 - 468 МГц. В этом случае предоставляется значительно большая по сравнению с другими стандартами площадь обслуживания одной базовой станции и соответственно меньшие затраты, а также малое затухание сигнала на открытом пространстве. Возможность пользоваться связью на расстоянии в несколько десятков километров от базовой станции при благоприятных погодных условиях даже за пределами гарантированной зоны покрытия, если абонент может подключить высокоэффективные направленные антенны и усилители очень выгодно для обширных территорий с низкой плотностью населения. Обратной стороной медали является слабая помехоустойчивость, поскольку в этом частотном диапазоне уровень различного рода помех и их влияние выше, чем в диапазонах 800, 900 и 1800 МГц (особенно ощутимо в больших городах, где развита промышленная сеть), и меньшая, чем в цифровых стандартах системы связи (DCS - Digital Communication System), возможность предоставления широкого спектра сервисных услуг. Кроме всего прочего этот стандарт абсолютно не защищен от прослушивания, поскольку его полоса частот типична для приема приемника ультракоротких волн соответствующего диапазона. В довершение ко всему стоит отметить, что аналоговые стандарты планируется заменить цифровыми - например, NMT-450 на GSM-400.
Аналоговый стандарт AMPS (Advanced Mobile Phone Service) с рабочим диапазоном частот 825 - 890 МГц характеризуется более высокой, чем у NMT-450, емкостью сетей и более надежной связью в помещениях, низкой восприимчивостью к индустриальным и атмосферным помехам. Однако меньшая зона устойчивой связи для одной базовой станции вынуждает операторов ставить их ближе друг к другу. Учитывая данные недостатки, был разработан цифровой улучшенный стандарт DAMPS.
Цифровой стандарт DAMPS (Digital Advanced Mobile Phone Service) с рабочим диапазон частот 825 - 890 МГц обладает емкостью сетей значительно выше, чем у NMT-450 и AMPS. Возможность эксплуатации мобильных аппаратов как в цифровом, так и в аналоговом режимах, широкий спектр сервисных услуг, а так же емкость сетей сотовой связи, работающих в этом стандарте, ниже, чем в полностью цифровых системах, но все же значительно выше, чем в аналоговых. Если при роуминге абонент из аналоговой сети AMPS попадает в цифровую - DAMPS, для работы ему выделяются аналоговые каналы, однако в этом случае преимущества цифровой связи недоступны.
Но главная особенность цифровой техники - программное управление многими процессами, включая формирование логических каналов, переключение подвижного абонента между сотами, организация современных протоколов связи на основе эталонной модели взаимосвязи открытых систем (MOSC - Open System Communication Model) международной организации по стандартизации (ISO - International Standards Organization), а также управление с помощью интеллектуальной сети. Эти преимущества определили дальнейшее развитие сотовых систем в 90-х годах на основе цифровой техники.
Существует несколько стандартов цифровых систем связи: европейский GSM (Global System for Mobile communications), американский ADS (American Digital System), традиционно использующийся в США PCS (Personal Communications Service), английский (DCS - Digital Cellular System) DCS-1800, являющийся прямым аналогом GSM-1800, и японский JDS (Japan Digital System). В странах СНГ более широко применяется стандарт GSM. Это стандарт, определяющий работу в радиотелефонных сетях общего пользования, получил распространение в Европе, однако в США принят стандарт PCS-1900, что говорит о его несовместимости с европейским вследствие различных радиочастот, применяемых для связи. В частности, европейский институт стандартизации телекоммуникаций (ETSI - the European Telecommunications Standards Institute) стандартизировал и определил основные положения действующих в настоящее время в Европе стандартов мобильной связи.
Для работы сотовых систем общего пользования в большинстве стран СНГ были выделены частотные диапазоны: 450МГц - для аналоговой системы NMT-450i и диапазон 900МГц - для систем GSM. Эти две системы стандартов NMT-450i и GSM-900 получили статус федеральных. Дальнейшее развитие сотовых систем связано как с освоением для системы GSM диапазона 1800МГц, так и с переходом к третьему поколению сотовых систем, которые позволяют более гибко решать задачи предоставления каналов подвижным абонентам (в том числе с разными скоростями передачи) за счет широкополосных систем передачи и множественного кодового разделения каналов (СDМА - Code Division Multiple Access).
Современный мобильный радиотелефон - очень сложный и совершенный прибор, в котором реализованы новейшие научно-технические достижения. Ниже в качестве примера рассматривается стандарт GSM, основанный на комбинации FDMA и TDMA, который получил в настоящее время в странах СНГ наибольшее распространение, отличаясь высоким совершенством и ориентированием на перспективу создания универсальной системы персональной связи.
КОНЦЕПЦИИ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ
На основании этих данных формируется представление системы о мобильном пользователе (его местоположение, статус в сети и т. д.) и происходит соединение. Если мобильный пользователь во время разговора перемещается из зоны действия одного ретранслятора в зону действия другого, или даже между зонами действия разных контроллеров, связь не обрывается и не ухудшается, поскольку система автоматически выбирает ту базовую станцию, с которой связь лучше. В зависимости от загруженности каналов телефон выбирает между сетью 900 и 1800 МГц, причем переключение возможно даже во время разговора абсолютно незаметно для говорящего.
Звонок из обычной телефонной сети мобильному пользователю осуществляется в обратной последовательности: сначала определяются местоположение и статус абонента на основании постоянно обновляющихся данных в регистрах, а затем происходят соединение и поддержание связи.
Указание мощности в децибелах более удобно для расчета бюджета радиолинии, когда значения усиления и затухания в различных звеньях тракта передачи просто суммируются с соответствующими знаками. Как и финансовый бюджет, бюджет радиолинии определяет достаточность выделяемых средств для решения поставленной задачи - в данном случае для получения требуемого качества связи. При анализе такого бюджета необходимо учитывать как факторы, добавляющие децибелы (например, мощность передатчика, коэффициент усиления антенны), так и факторы, уменьшающие децибелы (например, замирания). Обычно приемник требует определенного уровня сигнала в децибелах плюс некоторый запас на замирания, обеспечивающий гарантированное качество связи. В отличие от аналоговых систем, в которых качество связи характеризуется влиянием внутренних и внешних помех, при рассмотрении цифровых каналов все виды помех сводятся к единственному их проявлению - появлению ошибок в отдельных передаваемых символах. Поэтому качество цифровых каналов передачи характеризуется просто частотой ошибок.
Однако, из этого не следует, что и у передатчиков сотовой связи мощность повышается с увеличением частоты. Наоборот, в версии системы GSM, работающей в диапазоне 1800МГц, мощности передачи на порядок ниже, чем в системе GSM-900. Если взять за основу приведенную ранее таблицу, то мощность абонентского аппарата системы GSM-1800 находится в пределах от 1Вт (вместо 8Вт в GSM-900, класс 2) до 0.25Вт (класс 5), а мощность базовой станции от 20Вт (класс 1) до 2Вт (класс 4), что объясняется размером сот. Однако на текущий момент для подвижных аппаратов системы GSM-900 мощность составляет максимум до 1Вт, реально же еще меньше. Поэтому цифры, приводимые в таблице ранее, на данный момент уже не актуальны, но приводятся для наглядности характеристики зависимости мощностей аппарата и базовой станции. Система GSM-900 рассчитана на соты радиусом в несколько десятков километров (приблизительно до 35км), а система GSM-1800 - на соты радиусом в несколько километров. Таким образом, при уменьшении мощности на порядок охватываемая площадь соты уменьшается на два порядка.
Важнейшими причинами повышенного затухания сигналов являются теневые зоны, создаваемые зданиями или естественными возвышенностями на местности. Исследования условий применения подвижной радиосвязи в городах показали, что даже на очень близких расстояниях теневые зоны дают затухание до 20дБ. Другой важной причиной затухания является листва деревьев. Например, на частоте 836МГц в летнее время, когда деревья покрыты листвой, уровень принимаемого сигнала оказывается приблизительно на 10дБ ниже, чем в том же месте зимой, при отсутствии листьев. Замирания сигналов от теневых зон иногда называют медленными с точки зрения условий их приема в движении при пересечении такой зоны.
Важное явление, которое приходится учитывать при создании сотовых систем подвижной радиосвязи - отражение радиоволн, и, как следствие, их многолучевое распространение. С одной стороны, это явление полезно, так как оно позволяет радиоволнам огибать препятствия и распространяться за зданиями, в подземных гаражах и тоннелях. Но с другой стороны, многолучевое распространение порождает такие трудные для радиосвязи проблемы, как растягивание задержки сигнала, релеевские замирания и усугубление эффекта Доплера.
Растягивание задержки сигнала получается из-за того, что сигнал, проходящий по нескольким независимым путям разной протяженности, принимается несколько раз. Поэтому повторяющийся импульс может выйти за пределы отведенного для него интервала времени и исказить следующий символ. Искажения, возникающие за счет растянутой задержки, называются межсимвольной интерференцией. При небольших расстояниях растянутая задержка не опасна, но если соту окружают горы, задержка может растянуться на многие микросекунды (иногда 50-100 мкс).
Эффект Доплера проявляется при движении приемника относительно передатчика и состоит в изменении частоты принимаемого колебания. Подобно тому, как тон шума движущегося поезда или автомобиля кажется неподвижному наблюдателю несколько выше при приближении транспортного средства и несколько ниже при его удалении, частота радиопередачи смещается при движении приемопередатчика. Более того, при многолучевом распространении сигнала отдельные лучи могут давать смещение частоты в ту или другую сторону одновременно. В результате, за счет эффекта Доплера получается случайная частотная модуляция передаваемого сигнала подобно тому, как за счет релеевских замираний происходит случайная амплитудная модуляция. Таким образом, в целом многолучевое распространение создает большие трудности в организации сотовой связи, в особенности для подвижных абонентов, что связано с медленными и быстрыми замираниями амплитуды сигнала в движущемся приемнике. Преодолеть эти трудности удалось с помощью цифровой техники, которая позволила создать новые методы кодирования, модуляции и выравнивания характеристик каналов.
Передача данных осуществляется по радиоканалам. Сеть GSM работает в диапазонах частот 900 или 1800 МГц. Более конкретно, например, в случае рассмотрения диапазона 900МГц подвижной абонентский аппарат передает на одной из частот, лежащих в диапазоне 890-915 МГц, а принимает на частоте, лежащей в диапазоне 935-960 МГц. Для других частот принцип тот же, изменяются только численные характеристики.
По аналогии со спутниковыми каналами направление передачи от абонентского аппарата к базовой станции называется восходящим (Rise), а направление от базовой станции к абонентскому аппарату - нисходящим (Fall). В дуплексном канале, состоящем из восходящего и нисходящего направлений передачи, для каждого из названных направлений применяются частоты, различающиеся точно на 45МГц. В каждом из указанных выше частотных диапазонов создаются по 124 радиоканала (124 для приема и 124 для передачи данных, разнесенных на 45МГц) шириной по 200кГц каждый. Этим каналам присваиваются номера (N) от 0 до 123. Тогда частоты восходящего (F R ) и нисходящего (F F ) направлений каждого из каналов можно вычислить по формулам: F R (N) = 890+0.2N (МГц), F F (N) = F R (N) + 45 (МГц).
В распоряжение каждой базовой станции может быть предоставлено от одной до 16 частот, причем число частот и мощность передачи определяются в зависимости от местных условий и нагрузки.
В каждом из частотных каналов, которому присвоен номер (N) и который занимает полосу 200кГц, организуются восемь каналов с временным разделением (временные каналы с номерами от 0 до 7), или восемь канальных интервалов.
Система с разделением частот (FDMA) позволяет получить 8 каналов по 25кГц, которые, в свою очередь, разделяются по принципу системы с разделением времени (TDMA) еще на 8 каналов. В GSM используется GMSK-модуляция, а несущая частота изменяется 217 раз в секунду для того, чтобы компенсировать возможное ухудшение качества.
Когда абонент получает канал, ему выделяется не только частотный канал, но и один из конкретных канальных интервалов, и он должен вести передачу в строго отведенном временном интервале, не выходя за его пределы - иначе будут создаваться помехи в других каналах. В соответствии с вышеизложенным работа передатчика происходит в виде отдельных импульсов, которые происходят в строго отведенном канальном интервале: продолжительность канального интервала составляет 577мкс, а всего цикла - 4616мкс. Выделение абоненту только одного из восьми канальных интервалов позволяет разделить во времени процесс передачи и приема путем сдвига канальных интервалов, выделяемых передатчикам подвижного аппарата и базовой станции. Базовая станция (BS) всегда передает на три канальных интервала раньше подвижного аппарата (HS).
Требования к характеристикам стандартного импульса описываются в виде нормативного шаблона изменения мощности излучения во времени. Процессы включения и выключения импульса, которые сопровождаются изменением мощности на 70дБ, должны укладываться в промежуток времени длительностью всего 28мкс, а рабочее время, в течение которого передаются 147 двоичных разрядов, составляет 542.8мкс. Значения мощности передачи, указанные в таблице ранее, относятся именно к мощности импульса. Средняя же мощность передатчика оказывается в восемь раз меньше, так как 7/8 времени передатчик не излучает.
Последовательность импульсов образует физический канал передачи, который характеризуется номером частоты и номером временного канального интервала. На основе этой последовательности импульсов организуется целая серия логических каналов, которые различаются своими функциями. Кроме каналов, передающих полезную информацию, существует еще ряд каналов, передающих сигналы управления. Реализация таких каналов и их работа требуют четкого управления, которое реализуется программными средствами.
GSM И КОМПЬЮТЕР
Поскольку эта тема выходит за рамки настоящей статьи, однако очень интересна и актуальна, то в нескольких словах на самом простейшем уровне, думается, стоит ее коснуться.
Конечно, те мрачные дни уже далеко позади, но по всему миру продолжают появляться перспективные беспроводные высокоскоростные сети передачи данных нового поколения, и многие вещи начинают казаться запутанными. Что же такое «4G»? Это выше, чем 3G, но означает ли, что лучше? Почему все четыре национальных оператора США неожиданно называют свои сети 4G? Ответы на эти вопросы требуют небольшой экскурсии в историю развития беспроводных технологий.
Для начала, «G» означает «поколение», поэтому когда вы слышите, что кого-то относят к «сети 4G», это означает, что они говорят о беспроводной сети, построенной на основе технологии четвертого поколения. Применение определения «поколения» в данном контексте приводит ко всей той путанице, в которой мы попробуем разобраться.
История начинается с появления в 1980-х годах нескольких новаторских сетевых технологий: AMPS в США и сочетание TACS и NMT в Европе. Хотя несколько поколений услуг мобильной связи существовали и раньше, тройка AMPS, TACS и NMT считается первым поколением (1G), потому что именно эти технологии позволили мобильным телефонам стать массовым продуктом.
Во времена 1G никто не думал об услугах передачи данных — это были чисто аналоговые системы, задуманные и разработанные исключительно для осуществления голосовых вызовов и некоторых других скромных возможностей. Модемы существовали, однако из-за того, что беспроводная связь более подвержена шумам и искажениям, чем обычная проводная, скорость передачи данных была невероятно низкой. К тому же, стоимость минуты разговора в 80-х была такой высокой, что мобильный телефон мог считаться роскошью.
Отдельно хочется упомянуть первую в мире автоматическую систему мобильной связи «Алтай», которая была запущена в Москве в 1963 году. «Алтай» должен был стать полноценным телефоном, устанавливаемым в автомобиле. По нему просто можно было говорить, как по обычному телефону (т.е. звук проходил в обе стороны одновременно, т.н. дуплексный режим). Чтобы позвонить на другой «Алтай» или на обычный телефон, достаточно было просто набрать номер — как на настольном телефонном аппарате, без всяких переключений каналов или разговоров с диспетчером. Аналогичная система в США, IMTS (Improved Mobile Telephone Service), была запущена в опытной зоне на год позже. А коммерческий ее запуск состоялся лишь в 1969 году. Между тем в СССР к 1970 году «Алтай» был установлен и успешно работал уже примерно в 30 городах. Кстати, в Воронеже и Новосибирске система действует до сих пор.
В начале 90-х годов наблюдается подъем первых цифровых сотовых сетей, которые имели ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми системами. Улучшенное качество звука, бОльшая защищенность, повышенная производительность — вот основные преимущества. GSM начал свое развитие в Европе, в то время как D-AMPS и ранняя версия CDMA компании Qualcomm стартовали в США.
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 десятках минут, а CSD была сродни обыкновенному звонку, практической пользы от технологии почти не было.
Появление сервиса «General Packet Radio Service» (GPRS) в 1997 году стало переломным моментом в истории сотовой связи, потому что он предложил для существующих GSM сетей технологию непрерывной передачи данных. С использованием новой технологии, вы можете использовать передачу данных только тогда, когда это необходимо — нет больше глупой CSD, похожей на телефонный модем. К тому же, GPRS может работать с большей, чем CSD, скоростью — теоретически до 100 кБит/с, а операторы получили возможность тарифицировать трафик, а не время на линии.
GPRS появился в очень подходящий момент — когда люди начали непрерывно проверять свои электронные почтовые ящики.
Это нововведение не позволило добавить единицу к поколению мобильной связи. В то время, как технология GPRS уже была на рынке, Международный Союз Электросвязи (ITU) составил новый стандарт — IMT-2000 — утверждающий спецификации «настоящего» 3G. Ключевым моментом было обеспечение скорости передачи данных 2 МБит/с для стационарных терминалов и 384 кБит/с для мобильных, что было не под силу GPRS.
Таким образом, GPRS застрял между поколениями 2G, которое он превосходил, и 3G, до которого не дотягивал. Это стало началом раскола поколений.
3G, 3.5G, 3.75G… и 2.75G тоже
В дополнение к вышеупомянутым требованиям к скорости передачи данных, спецификации 3G призывали обеспечить легкую миграцию с сетей второго поколения. Для этого, стандарт, называемый UMTS стал топовым выбором для операторов GSM, а стандарт CDMA2000 обеспечивал обратную совместимость. После прецедента с GPRS, стандарт CDMA2000 предлагает собственную технологию непрерывной передачи данных, называемую 1xRTT. Смущает то, что, хотя официально CDMA2000 является стандартом 3G, он обеспечивает скорость передачи данных лишь немногим больше, чем GPRS — около 100 кБит/с.
Стандарт EDGE — Enhanced Data-rates for GSM Evolution — был задуман как легкий способ операторов сетей GSM выжать дополнительные соки из 2.5G установок, не вкладывая серьезные деньги в обновление оборудования. С помощью телефона, поддерживающего EDGE, вы могли бы получить скорость, в два раза превышающую GPRS, что вполне неплохо для того времени. Многие европейские операторы не стали возиться с EDGE и были приверженцами внедрения UMTS.
Итак, куда же отнести EDGE? Это не так быстро, как UMTS или EV-DO, так что вы можете сказать, что это не 3G. Но это явно быстрее, чем GPRS, что означает, что она должна быть лучше, чем 2.5G, не так ли? Действительно, многие люди назвали бы EDGE технологией 2.75G.
Спустя десятилетие, сети CDMA2000 получили обновление до EV-DO Revision A, которая предлагает немного более высокую входящую скорость и намного выше исходящую скорость. В оригинальной спецификации, которая называется EV-DO Revision 0, исходящая скорость ограничена на уровне 150 кБит/с, новая версия позволяет делать это в десять раз быстрее. Таким образом, мы получили 3.5G! То же самое для UMTS: технологии HSDPA и HSUPA позволили добавить скорость для входящего и исходящего траффика.
Дальнейшие усовершенствования UMTS будут использовать HSPA+, dual-carrier HSPA+, и HSPA+ Evolution, которые теоретически обеспечат пропускную способность от 14 МБит/с до ошеломительных 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?
4G — кругом обман
Подобно тому, как было со стандартом 3G, ITU взяла под свой контроль 4G, привязав его к спецификации, известной как IMT-Advanced. Документ призывает к скорости входящих данных в 1 ГБит/с для стационарных терминалов и 100 МБит/с для мобильных. Это в 500 и 250 раз быстрее по сравнению с IMT-2000. Это действительно огромные скорости, которые могут обогнать рядовой DSL-модем или даже прямое подключение к широкополосному каналу.
Беспроводные технологии играют ключевую роль в обеспечении широкополосного доступа в сельской местности. Это более рентабельно — построить одну станцию 4G, которая обеспечит связь на расстоянии десятков километров, чем покрывать сельхозугодья одеялом из оптоволоконных линий.
К сожалению, эти спецификации являются настолько агрессивными, что ни один коммерческий стандарт в мире не соответствует им. Исторически сложилось, что технологии WiMAX и Long-Term Evolution (LTE), которые призваны добиться такого же успеха как CDMA2000 и GSM, считаются технологиями четвертого поколения, но это верно лишь отчасти: они оба используют новые, чрезвычайно эффективные схемы мультиплексирования (OFDMA, в отличие от старых CDMA или TDMA которые мы использовали на протяжении последних двадцати лет) и в них обоих отсутствует канал для передачи голоса. 100 процентов их пропускной способности используется для услуг передачи данных. Это означает, что передача голоса будет рассматриваться как VoIP. Учитывая то, как сильно современное мобильное общество ориентировано на передачу данных, можно считать это хорошим решением.
Где WiMAX и LTE терпят неудачу, так это в скорости передачи данных, у них эти значения теоретически находятся на уровне 40 МБит/с и 100 МБит/с, а на практике реальные скорости коммерческих сетей не превышают 4 МБит/с и 30 МБит/с соответственно, что само по себе очень неплохо, однако не удовлетворяет высоким целям IMT-Advanced. Обновление этих стандартов — WiMAX 2 и LTE-Advanced обещают сделать эту работу, однако она до сих пор не завершена и реальных сетей, которые их используют, по-прежнему не существует.
Тем не менее, можно утверждать, что оригинальные стандарты WiMAX и LTE достаточно отличаются от классических стандартов 3G, чтобы можно было говорить о смене поколений. И действительно, большинство операторов по всему миру, которые развернули подобные сети, называют их 4G. Очевидно, это используется в качестве маркетинга, и организация ITU не имеет полномочий противодействовать. Обе технологии (LTE в частности) скоро будут развернуты у многих операторов связи по всему миру в течение нескольких следующих лет, и использование названия «4G» будет только расти.
И это еще не конец истории. Американский оператор T-Mobile, который не объявлял о своем намерении модернизировать свою HSPA сеть до LTE в ближайшее время, решил начать брендинг модернизации до HSPA+ как 4G. В принципе, этот шаг имеет смысл: 3G технология в конечном счете может достигнуть скоростей, больших, чем просто LTE, приближаясь к требованиям IMT-Advanced. Есть много рынков, где HSPA+ сеть T-Mobile быстрее, чем WiMAX от оператора Sprint. И ни Sprint, ни Verizon, ни MetroPCS — три американских оператора с живой WiMAX/LTE сетью — не предлагают услуги VoIP. Они продолжают использовать свои 3G частоты для голоса и будут делать это еще в течении некоторого времени. Кроме того, T-Mobile собирается обновиться до скорости 42 МБит/с в этом году, даже не касаясь LTE!
Возможно, именно этот шаг T-Mobile вызвал глобальное переосмысление того, что же на самом деле означает «4G» среди покупателей мобильных телефонов. AT&T, которая находится в процессе перехода на HSPA+ и начнет предлагать LTE на некоторых рынках в конце этого года, называет обе эти сети 4G. Таким образом, все четыре национальных оператора США украли название «4G» у ITU — они его взяли, убежали с ним и изменили.
Выводы
Итак, что же это все нам дает? Похоже, операторы выиграли эту битву: ITU недавно отступил, заявив, что термин 4G «может быть применен к предшественникам этой технологии, LTE и WiMAX, а также другим эволюционировавшим 3G технологиям, обеспечивающим существенное повышение производительности и возможностей по сравнению с начальной системой третьего поколения». И в некотором смысле мы считаем, что это справедливо — никто не будет спорить, что так называемые «4G» сети сегодня напоминают сети 3G 2001 года. Мы можем передавать потоковое видео очень высокого качества, загружать большие файлы в мгновение ока и даже, в определенных условиях, использовать некоторые из этих сетей как замену DSL. Это звучит как скачок поколений!
Не известно, будут ли WiMAX 2 и LTE-Advanced называться «4G» к тому времени, когда они станут доступны, но думаю, что нет — возможности этих сетей будут сильно отличаться от сетей 4G, которые существуют сегодня. И давайте быть честными: отделы маркетинга не испытывают недостатка в названиях поколений.
ТЕХНОЛОГИЯ
Технически, термин GSM относится к голосовым сетям второго поколения (2G), которые работают на основе комбинации множественного доступа с временным разделением (TDMA) и множественного доступа с частотным разделением (FDMA). TDMA берет Частотный канал, который использует телефон, и делит его на отдельные биты времени, которые назначены каждому пользователю. FDMA делит частотную полосу на секции и назначает по одному на каждую вышку сотового телефона. Башни, как правило, распределены достаточно далеко друг от друга, так что те, кто использует ту же частоту, не перекрывают свои области покрытия.
GSM и CDMA
Хотя оба относятся к сетям сотовой связи, GSM и CDMA отличаются в технологии, которые они используют. CDMA использует систему, в которой все сигналы передаются одновременно, но каждый из них распространяется на несколько частот. Серверы назначают индивидуальный код для каждой передачи, чтобы сигналы не мешали друг другу и могли быть сопоставлены между отправителем и получателем.
Первоначально, два протокола отличались качеством сигнала, последовательностью и искажением голоса, среди других особенностей. Оба метода были улучшены, однако, и есть несколько существенных различий между ними с точки зрения качества вызова. GSM-телефоны немного более склонны к падению звонков, когда пользователь перемещается между вышками сотовой связи, но они имеют лучшее покрытие в местах с большим количеством гор. Эта технология также позволяет передавать голос и данные одновременно, что большинство телефонов CDMA не могут сделать.
В некоторых частях мира обе услуги доступны, но одна из них, как правило, более распространена, чем другая. Большинство поставщиков услуг сотовой связи используют только один тип сети, потому что поддерживать оба типа услуг очень дорого. GSM является более старым сервисом и находится в большинстве мест по всему миру, в то время как CDMA является наиболее распространенным в США и Азии.
SIM-карта
Телефоны GSM использовать сим-карта, которая представляет собой небольшую карту со встроенной интегральной схемой, которая хранит персональные данные пользователя номер телефона, учетную информацию, и контакты. Когда пользователь переключает телефоны, обмен SIM-карты с одного телефона на другой передает сотовый сервис и номер телефона, и активирует новый телефон. Список контактов, календарь и другие личные данные обычно легко перемещаются между телефонами.
Информация о передаче данных
Система 2G способна на скоростей передачи данных до 14.4 килобитов в секунду (килобит / с). Первоначально не все сети имели такую возможность,но продолжающиеся достижения и улучшения в системе повысили скорость. 3G системы, которые разработаны специально для мобильного Интернета и видео, могут передавать данные гораздо быстрее, в зависимости от интерфейса, теоретические скачать скорости в диапазоне от 2 мегабит в секунду (Мбит / с) до 56 Мбит / сек.
Частоты
Частотный диапазон, используемый этими аппаратами, зависит от нескольких факторов, включая местоположение и технологические изменения. Например, в Европе, 2Г Сеть GSM работает в диапазонах 900 МГц и 1800 МГц и 3G сетей использование 2,100 МГц. Соединенные Штаты работают на частотах в диапазоне 850 МГц и 1900 МГц. Многие другие страны, включая Австралию и некоторые страны Южной Америки, используют диапазон 850 МГц. Большинство телефонов предназначены для стран, где они используются чаще всего, но четырехдиапазонный телефон будет обрабатывать 850, 900, 1,800 и 1,900 МГц, и, как правило, работают в большинстве областей.
Охват
По состоянию на 2011 год, большинство стран от Арктического региона до Антарктиды используют протокол GSM. Это особенно распространено в Европе, где оно возникло, и в большинстве стран восточного полушария, включая многие развивающиеся страны. В Западном полушарии протокол CDMA более распространен в Соединенных Штатах и некоторых других странах. Однако многие страны, включая Канаду и Бразилию, используют GSM.
История
Европейским Институтом телекоммуникационных стандартов (etsi) создан GSM для стандартизации мобильного телефона связи среди европейских народов; до этого каждая страна имеет собственный протокол. Стандартизация технологии создала большой, растущий пул пользователей, и протокол распространился по всему миру. В 2002 году около 70% клиентов сотовой связи во всем мире пользовались услугами GSM, в то время как около 12% пользовались услугами CDMA. К началу 2010 года ассоциация GSM заявила, что было более 4 миллиардов пользователей, и они оценивают, что к 2015 году будет более 6 миллиардов.
Читайте также: