Обновлено: 25.01.2025

На пути от 2G к 3G: система GPRS

Одним из существенных недостатков сетей сотовой связи стандарта GSM на сегодняшний день является низкая скорость передачи данных (максимум 9.6 кбит/с). Да и сама организация этого процесса далека от совершенства - для передачи данных абоненту выделяется один голосовой канал, а биллинг осуществляется исходя из времени соединения (причем по тарифам, мало отличающимся от речевых).

Разумеется, разработчики GPRS приложили все усилия для того, чтобы установка новой системы "поверх" существующих GSM-сетей оказалась как можно менее обременительной (и разорительной, что немаловажно) для операторов. Давайте рассмотрим подробнее, какие новые блоки и связи появляются в общей архитектуре системы сотовой связи стандарта GSM с внедрением GPRS, а потом обсудим пользовательское оборудование, способное работать с высокоскоростной пакетной передачей данных.

GPRS изнутри.

Доработку GSM-сети для предоставления услуг высокоскоростной передачи данных GPRS можно условно разделить на две формы - программную и аппаратную. Если говорить о программном обеспечении, то оно нуждается в замене или обновлении практически всюду - начиная с реестров HLR-VLR и заканчивая базовыми станциями BTS (расшифровку упомянутых аббревиатур и объяснение основных принципов работы GSM-сети можно найти тут). В частности, вводится режим многопользовательского доступа к временным кадрам каналов GSM, а в HLR, например, появляется новый параметр Mobile Station Multislot Capability (количество каналов, с которыми одновременно может работать мобильный телефон абонента, но об этом ниже).

Ядро системы GPRS (GPRS Core Network) состоит (рис.1) из двух основных блоков - SGSN (Serving GPRS Support Node - узел поддержки GPRS) и GGPRS (Gateway GPRS Support Node - шлюзовой узел GPRS). Остановимся на их функциях более подробно.

SGSN является, грубо говоря, мозгом рассматриваемой системы. В некотором роде SGSN можно назвать аналогом MSC - коммутатора сети GSM. SGSN контролирует доставку пакетов данных пользователям, взаимодействует с реестром собственных абонентов сети HLR, проверяя, разрешены ли запрашиваемые пользователями услуги, ведет мониторинг находящихся online пользователей, организует регистрацию абонентов вновь "проявившихся" в зоне действия сети и т.п. Так же как и MSC, SGSN, в системе может быть и не один - в этом случае каждый узел отвечает за свой участок сети. Например, SGSN производства компании Motorola имеет следующие характеристики: каждый узел поддерживает передачу до 2000 пакетов в секунду, одновременно контролирует до 10000 находящихся online пользователей. Всего же в системе может быть до 18 SGSN Motorola.

Предназначение GGSN можно понять из его названия - грубо говоря, это шлюз между сотовой сетью (вернее, ее частью для передачи данных GPRS) и внешними информационными магистралями (Internet, корпоративными интранет-сетями, другими GPRS системами и так далее). Основной задачей GGSN, таким образом, является роутинг (маршрутизация) данных, идущих от и к абоненту через SGSN. Вторичными функциями GGSN является адресация данных, динамическая выдача IP-адресов, а также отслеживание информации о внешних сетях и собственных абонентах (в том числе тарификация услуг).

Замечу, что в GPRS-систему заложена хорошая масштабируемость - при появлении новых абонентов оператор может увеличивать число SGSN, а при эскалации суммарного трафика - добавлять в систему новые GGSN. Внутри ядра GPRS-системы (между SGSN и GGSN) данные передаются с помощью специального туннельного протокола GTP (GPRS Tunneling Protocol).

Еще одной составной частью системы GPRS является PCU (Packet Control Unit - устройство контроля пакетной передачи). PCU стыкуется с контроллером базовых станций BSC и отвечает за направление трафика данных непосредственно от BSC к SGSN.

В перспективе (при ориентации системы на мобильный Интернет) возможно добавление специального узла - IGSN (Internet GPRS Support Node - узел поддержки Интернет).

За управление и контроль GPRS-системы отвечает OMC-R/G (Operation and Maintenance Center - Radio/GSN - центр управления и обслуживания радио/узла GPRS: на рис.1 не показан). Это, так сказать, интерфейс между системой и обслуживающим ее персоналом.

Прежде чем приступить к работе с GPRS, мобильная станция, так же как и в обычном случае передачи голоса, должна зарегистрироваться в системе. Как уже было сказано, регистрацией (а, точнее, "прикреплением" (attachment) к сети) пользователей занимается SGSN. В случае успешного прохождения всех процедур (проверки доступности запрашиваемой услуги и копирования необходимых данных о пользователе из HLR в SGSN) абоненту выдается P-TMSI (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity - временный номер мобильного абонента для пакетной передачи данных), аналогичный TMSI, который назначается мобильному телефону для передачи голоса (кстати, если абонентский терминал относится к классу А (см. ниже), то ему при регистрации выделяется как TMSI, так и P-TMSI).

Для быстрой маршрутизации информации к мобильному абоненту GPRS-система нуждается в данных о его месторасположении относительно сети, причем с большей точностью, нежели в случае передачи голосового трафика (напомню, HLR и VLR хранят номер Location Area (LA), в которой находится абонент: подробней об этом можно прочитать тут ). Но представьте себе, как возрастет служебный трафик в сотовой сети и расход энергии мобильным аппаратом, если телефон будет информировать систему каждый раз при переходе от одной соты к другой! Чтобы найти разумный компромисс между объемом сигнального трафика в сети GPRS и необходимостью знать с высокой точностью местонахождение абонента принято деление терминалов на три класса:

Интересно обстоят дела с маршрутизацией данных в случае роуминга GPRS-абонента. При этом возможны два варианта, или, правильней сказать, сценария. SGSN в обоих случаях используется гостевой (VSGSN - Visited SGSN), а вот GGSN может использоваться либо гостевой (VGGSN - Visited GGSN), либо домашний (HGGSN - Home GGSN). В последнем случае между домашним и гостевым операторами должна существовать GPRS-магистраль (InterPLMN GPRS BackBone - GPRS-линия между разными мобильными сетями) для передачи трафика между HGGSN и мобильным абонентом. Кроме того, появляется необходимость в BG (Border Gateway - граничный шлюз) с обеих сторон с целью обеспечения защиты сетей от атак извне.

• необходимому приоритету (существует высокий, средний и низкий приоритет данных);
• надежности (разделение на три класса по количеству возможных ошибок разного рода, потерянных пакетов и т.п.);
• задержкам (задержки информации вне GPRS-сети в расчет не принимаются);
• количественным характеристикам (пиковое и среднее значение скорости);

Класс QoS выбирается индивидуально для каждой новой сессии передачи данных.

Кроме QoS, в характеристику сессии передачи данных входит тип протокола (PDP type - Packet Data Protocol type); PDP-адрес, выданный мобильной станции (выдача адресов бывает как статической, так и динамической); а также адрес GGSN, с которым идет работа. "Профиль" сессии (в англоязычной литературе принято обозначение "PDP context") записывается в телефон, а также в обслуживающие его SGSN и GGSN. Одновременно может поддерживаться несколько профилей передачи данных для каждого пользователя.

Вообще говоря, пакетная передача данных предусматривает два режима "соединений":

• PTP (Point-To-Point - точка-точка);
• PTM (Point-To-Multipoint - точка-многоточие).
• Широковещательный режим РТМ в свою очередь подразделяется на два класса:
• PTM-M (PTM-Multicast) - передача необходимой информации всем пользователям, находящимся в определенной географической зоне;
• PTM-G (PTM-Group Call) - данные направляются определенной группе пользователей.

Поддержка режима "многоточечной" передачи информации PTM ожидается в будущих спецификациях GPRS.

GPRS снаружи - абонентские устройства.

Поговорим теперь о клиентском оборудовании GPRS. К сожалению или к счастью, но для работы с системой пакетной передачи данных необходимо иметь специальный телефон, совместимый с GPRS. Говоря более строго, GPRS-терминалы подразделяются на три класса:

• устройства класса А способны одновременно работать как с передачей голоса, так и с передачей данных (они, говоря техническим языком, обладают возможностью функционировать как в режиме коммутации каналов (circuit switched), так и в режиме коммутации пакетов (packet switched). Подчеркну - речь идет об одновременной работе в разных режимах);
• устройства класса В могут осуществлять либо передачу голоса, либо передачу данных, но не одновременно;
• устройства класса С поддерживают только передачу данных и не могут быть использованы для голосовой связи. Как правило, это разного рода компьютерные платы для обеспечения беспроводного доступа к данным.

Следует заметить, что максимальная скорость передачи данных определяется, в первую очередь, количеством каналов, с которыми одновременно может работать абонентский терминал. Один канал обеспечивает передачу данных со скоростью до 13.4 кбит/с.

Французская фирма SAGEM стала одним из первых производителей, представивших GPRS-совместимые телефоны. Модель Sagem MC-850 , презентация которой прошла на Женевской выставке TELECOM-99, относится к классу В и имеет один канал для передачи данных и три - для приема, а чуть более современный Sagem MW-959 , вынесенный на суд общественности на CEBIT-2000, включает в себя уже четыре канала для входящего трафика (на передачу остался по-прежнему один канал, также не изменился класс устройства). Таким образом, максимальная скорость приема данных с помощью телефона Sagem MW-959 составляет 53.6 кбит/с, а передачи - 13.4 кбит/с.

Заключение.

В нынешнем 2001 году ожидается лавинообразное, если так можно выразиться, внедрение GPRS по всему миру. На момент подготовки этого материала система пакетной передачи данных была введена в коммерческую эксплуатацию лишь в нескольких сетях (например, английской BT Cellnet, немецкой T-D1, турецкой TelSim), однако внедрение и испытания новой системы проводят практически все операторы GSM. Не стали исключением и участники московского сотового рынка - БиЛайн наращивает свою сеть с помощью компании Nokia (в Сокольниках организована опытная GPRS-зона под управлением одного контроллера BSC), а МТС строит GPRS вместе с американским гигантом Motorola. Кстати, Motorola является единственным производителем, предлагающим все необходимое для GPRS оборудование, начиная с абонентских терминалов (по предварительной информации, первым GPRS-телефоном Motorola станет модель Timeport P7389i) и кончая сетевыми устройствами. По плану, опытно-коммерческая эксплуатация системы пакетной передачи данных в сети МТС должна была начаться в декабре 2000 года, но 15 декабря произошел небольшой конфуз - как заявила сама компания: "в связи с запуском в опытную эксплуатацию сети GPRS на нескольких контроллерах МТС <…> 15 декабря 2000 года в 16.25 произошел сбой программного обеспечения на контроллерах, находящихся на участке опытной сети GPRS. В результате, в это время возникло ограничение доступа к сети у части абонентов МТС" (полный текст пресс-релиза, посвященного сбою, можно найти тут). Будем надеяться, что случившаяся неприятность не изменит планов Мобильных ТелеСистем по вводу в строй новой системы.

Следующим шагом от GSM к сетям третьего поколения UMTS (Universal Mobile Telephone System) является технология EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution - в вольном переводе "передача данных на повышенной скорости"), позволяющая осуществлять перекачку информации на скоростях до 384 кбит/с в восьми GSM-каналах (48кбит/с на канал). Для внедрения EDGE "поверх GPRS" операторам необходимо будет заменить аппаратуру базовых станций BTS, а пользователям - приобрести поддерживающие EDGE телефонные аппараты. Хотя на настоящий момент мне лично сложно представить, что должен делать абонент сотовой сети GSM, чтобы ему не хватило скорости в 170 кбит/с, предлагаемой GPRS. Но в наше время бурно развивающихся цифровых технологий прогнозы - дело не благодарное…

Мы привыкли к множеству радиоэлектронных средств (РЭС), нас окружают телевизоры, радиоприемники, маршрутизаторы и смартфоны. Чтобы всё многообразие гражданских и правительственных приемо-передающих устройств не мешало друг другу, каждому выделены свои диапазоны радиочастот. Для их обозначения используют герц – единицу измерения, которая показывает количество колебаний за одну секунду.

Что такое частотные диапазоны

В Российской Федерации диапазоны радиочастот делятся на 3 вида:

• гражданского назначения, на них работают только РЭС, принадлежащие физическим и юридическим лицам;
• правительственные, на них работают все государственные структуры и министерства;
• совместного использования, на них работают все, но преимущество отдается государству.

Частотные диапазоны российских операторов связи

Распределение полос радиочастот между операторами и радиослужбами указано в Постановлении Правительства РФ №1203-47 от 18.09.2019г.

Для своей деятельности российские операторы используют абонентские и технические диапазоны частот. К последним относятся радиорелейные линии, с помощью которых базовые станции сотовых операторов передают информацию между собой. Для этого выделяют частоты в диапазоне 5-80 ГГц. Ваши мобильные устройства работают на других каналах, поэтому радиорелейные линии с ними не взаимодействуют.

Абонентские диапазоны делятся на всем известные: GSM-900/1800 (2G), UTMS (3G), LTE (4G), 5G и промежуточные технологии типа GPRS (2,5G), EDGE (2,75G) и HDSPA (3,5G). Они используют диапазоны частот от 790 до 2700 МГц. Чем ниже частота, тем больше зона покрытия передатчика, чем выше частота, тем лучше радиоволны огибают препятствия и проникают сквозь стены.

Все современные массовые технологии беспроводной передачи данных используют отдельные частоты для абонентских устройств (АС) и отдельные – для базовых станций (БС) сотовых компаний. Исключение – технологии беспроводного широкополосного доступа Wi-Fi или WiMax. Они работают в диапазонах частот 2400-2500 МГц, 3400-3480 МГц и 4900-6500 МГц.

Рассмотрим подробнее стандарты и протоколы передачи данных сотовых операторов России.

Частоты GSM (2G) в России

Первую цифровая, а не аналоговую, технологию передачи данных 2G запустили в 1991 году в Финляндии. В Россию она пришла лишь в конце 90-ых. Сейчас GSM в России делится на два вида:

• GSM-900 работает в двух диапазонах:
  • базовые станции мобильных операторов используют частоты 925-960 МГц;
  • абонентские устройства используют частот 890-915 МГц;
  • базовые станции мобильных операторов используют частоты 1805-1880 МГц;
  • абонентские устройства используют частот 1710-1785 МГц.

  GSM-1800 чаще использую в городских условиях, радиоволны лучше проникают в квартиры и огибают постройки.

  GSM-900 актуальнее для сельских поселений и загородных трасс потому что передатчик покрывает большую зону.

  Частоты UMTS (3G) в России

  В 2007 году сотовые операторы большой тройки получили лицензии на использование технологии UMTS (3G) в России. Сейчас они работают в 2 диапазонах частот:

  • 2110-2170 МГц для базовых станций и 1920-1980 МГц для абонентских устройств. Этот диапазон появился первым и получил наибольшее распространение в России. Для некоторых операторов он остается единственным для населенных пунктов с населением до миллиона человек.
  • 925-960 МГц для базовых станций и 880-915 МГц для абонентских устройств. Этот диапазон начали использовать позже, чтобы увеличить зону покрытия и минимизировать воздействие других РЭС. На этих частотах также работает GSM-900. Частоты регистрируются через ФГУП «Главный радиочастотный центр» так, чтобы технологии и операторы не могли помешать друг другу. UMTS-900 в основном использует ПАО «Вымпел-Коммуникации» (Билайн).

  От стандарта 3G современные технологии со временем перешли к High-Speed Downlink Packet Access / HDSPA / 3,5G. Это позволило увеличить скорость мобильного интернета до 84,4 Мбит/ секунду для протокола DC-HSDPA w/MIMO.

  Частоты LTE (4G) в России

  Несмотря на то, что о создании 4G в Европе заговорили 11 лет назад, в Российских регионах стандарт закрепился лишь 5 лет назад. Всего в России разрешено использовать 4 диапазона для технологии LTE (4G):

  • 2600-2700 МГц для базовых станций и 2500-2600 МГц для абонентских устройств. Диапазон появился первым для 4G в России и до сих пор наиболее распространен. Его используют все операторы федеральной четверки.
  • 790-820 МГц для базовых станций и 820-880 МГц для абонентских устройств. Второй по распространенности диапазон. Его активно используют ПАО «МегаФон», ООО «Т2 Мобайл» и ПАО «Вымпел-Коммуникации» (Билайн)
  • 1800-1880 МГц для базовых станций и 1710-1785 МГц для абонентских устройств. Этим диапазоном пользуются все операторы связи, но особенно его предпочитает ПАО «Мобильные ТелеСистемы».
  • 450-457 МГц для базовых станций и 460-467 МГц для абонентских устройств. Диапазон запущен для развития сетей беспроводного широкополосного доступа в РФ, его использует ООО «Т2-Мобайл».

  На рынке абонентской техники не принято указывать диапазоны частот в МГц. Для этого указывают каналы (bands). К примеру, в списке над этим текстом по порядку указаны 7, 20, 3 и 31 каналы.

  Частоты 5G в России

  Технология 5G уже работает в нескольких странах мира. В России она находится на стадии тестирования. Для этого Государственная комиссия по радиочастотам выделила диапазон 25-29,5 ГГц. Указанные частоты не пригодны для коммерческого использования и будут использоваться только в тестовом режиме.

  Вокруг постоянных частот 5G в России до сих пор ходят споры. Во всем мире для этой технологии выделен диапазон 3,4-3,8 ГГц. В нашей стране это невозможно, потому что тогда 5G будет мешать стратегическим предприятиям и государственным ведомствам Российской Федерации. По данным СМИ, Президент России согласился с письмом Совета Безопасности РФ о том, что диапазон 3,4-3,8 ГГц следует оставить за государством.

  На время проведения Кубка Конфедераций и чемпионата мира по футболу в России государственная комиссия по радиочастотам выделила публичному акционерному обществу «МегаФон» частоты в диапазоне 3,4-3,8 ГГц для строительства сетей 5G в 11 городах.

  В качестве альтернативы закрытому правительственному диапазону, Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации предложило другой – 4,4-4,99 ГГц. Даже если какое-то конкретное решение по этому поводу уже принято, никаких официальных заявлений и документов до сих пор нет.

  ПАО «Мегафон» совместно с китайской компанией «HUAWEI» смогли достигнуть скорости 3,3 Гбита/секунду на абонентское устройство через сети пятого поколения в московском спортивном комплексе «Лужники».

  По какому принципу частоты распределяются между операторами

  С 2015 года Федеральная служба по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций продает право использования радиочастот на аукционе. Несмотря на это, частотные каналы всех диапазонов разбиты между операторами в примерно аналогичных пропорциях. К примеру, в диапазоне 2110-2170 МГц помещается 12 спектров РЭС технологии 3G – по 3 на каждого оператора.

  3G, 4G и 5G — в чём разница

  Принципиальное отличие технологий затрагивает несколько аспектов:

  • Контрольная ширина полосы сигнала в радиочастотном спектре. Чем выше поколение технологии, тем больше она занимает места, и тем больше один передатчик обслуживает абонентов.
  • Скорость передачи данных. С каждым поколением скорость возрастает в десятки раз.
  • Алгоритмы шифрования и сжатия – с каждым поколением они совершенствуются.

  Технология 5G разрабатывается не только для взаимодействия людей и устройств, но и для, так называемого, интернета вещей (IoT) – концепции, в которой технические средства взаимодействуют между собой и принимают решения без участия человека.

  Дальнейшее развитие LTE

  «Настоящий» 4G должен предоставлять скорость передачи данных до 1Гбита/с. Но первый LTE-стандарт до этих цифр явно недотягивал. На то, чтобы достигнуть указанного значения, ушло ещё полдесятилетия. Так появился стандарт LTE Advanced (4G+). Роста скоростей удалось достичь за счет:

  • модернизации технологии упаковки пакетов с данными;
  • увеличения ширины полосы сигнала;
  • использования нескольких передатчиков для работы с одним абонентом.

  Карту покрытия сетей связи всех стандартов в своем городе вы можете посмотреть на сайте Минкомсвязи.

  С момента официального объявления о создании технологии и по сей день ведется активная работа для того, чтобы сделать передачу данных быстрее. За 11 лет внедрено множество решений. Но в перспективе LTE всё равно уступает 5G, потому что не может выдержать увеличивающийся поток технических средств.

  Как определить частоту своего сотового оператора

  Обычным абонентам крайне редко приходится интересоваться частотами оператора. Для широкополосных 3G, 4G с этим проблем не будет – у каждого оператора не более 5-7 частот для каждого поколения. Для GSM задействовано 300 каналов, которые равномерно распределены между сотовыми компаниями и случайным образом присваиваются абонентам во время звонков.

  Если вам нужно установить ретранслятор для усиления сигнала в помещении, тогда вам могут понадобиться диапазоны частот для настройки устройства. Для того, чтобы определить, какие номиналы частот использует оператор в конкретном месте достаточно мобильного устройства и приложения «Сотовые Вышки, Локатор». При этом смартфон покажет данные только о том операторе, чья SIM-карта установлена в вашем мобильном устройстве. Если в нем 2 SIM-карты, то смотреть на соты разных операторов придется раздельно с помощью кнопки меню «Переключиться на СИМ». Частота, на которой работает базовая станция (БС), будет указана в скобках напротив надписи ARFCN, наименование технологии передачи данных указано над ним.

  
  

  Скриншот 1 – Работа приложения «Сотовые Вышки, Локатор»

  На какой частоте работает Мегафон

  Для передачи данных абонентам ПАО «МегаФон» использует следующие частоты:

  Частоты ПАО «МегаФон»

  3G (UTMS)		4G (LTE)
  БС, МГц	АС, МГц	БС, МГц	АС, МГц
  2137.4	1947.4	2655	2535
  2127.6	1937.6	811	852
  2132.4	1942.4	1857.5	1762.5
  1855.1	1760.1

  На какой частоте работает Билайн

  Для передачи данных абонентам ПАО «Вымпел-Коммуникации» использует следующие частоты:

  Частоты ПАО «Вымпел-Коммуникации»

  3G (UTMS)		4G (LTE)
  БС, МГц	АС, МГц	БС, МГц	АС, МГц
  937.6	892.6	2675	2555
  2167.2	1977.2	1815.1	1720.1
  2162.6	1972.6	817.3	858.3
  2157.6	1967.6	1832.4	1737.4

  На каких частотах работает МТС

  Для передачи данных абонентам ПАО «Мобильные ТелеСистемы» использует следующие частоты:

  Частоты ПАО «Мобильные ТелеСистемы»

  3G (UTMS)		4G (LTE)
  БС, МГц	АС, МГц	БС, МГц	АС, МГц
  2152.4	1962.4	1840.1	1745.1
  2147.4	1957.4	2665	2545
  2142.6	1952.6

  Как мы уже упоминали выше, частотные каналы для технологии 5G в России ещё не распределены.

  4 года назад покупка китайских смартфонов, поддерживающих LTE/ 4G, не гарантировала то, что вы сможете пользоваться сетями 4 поколения в России. Связано это с тем, что китайские смартфоны поддерживали частоты LTE, которые в России ещё не были запущены.

  Российские операторы используют большое количество радиочастот для того, чтобы вы могли пользоваться всеми благами сотовой связи. Производители мобильных устройств регулярно обновляют и совершенствуют абонентское оборудование. Пользуйтесь нашими статьями и прелестями современных технологий.

  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.

  В мире начался процесс отключения 2G сетей. В конце 2016 года операторы мобильной связи из Австралии, США и Канады отключили свои базовые станции 2-го поколения. Ряд стран последуют их примеру в 2017 и 2018 году.

  
  

  В ближайшее время это повлияет на всю мобильную связь. Для рынка M2M это означает что миллионы устройств M2M должны быть заменены или модернизированы. Готов ли рынок GPS-мониторинга, к переходу с 2G на 3G и какова перспектива?

  Мобильные операторы, отменяющие 2G

  Причина отключения 2G мобильными операторами - потребность освободить частоты для 4G. Абоненты же с одной стороны смогут пользоваться быстрым интернетом, не “выпадая” в более медленный GPRS. С другой стороны потребуется обновить свои устройства т.к. 2G-гаджеты не смогу подключаться к интернету, принимать звонки и SMS.

  
  

  Среди операторов, принявших решение об отключении 2G-сетей, североамериканский AT&T, австралийская Telstra. Своих абонентов они готовили к этому шагу заранее, поэтому отключение не было внезапным. Необходимость отключения операторы обосновали незначительным количеством абонентов с 2G-устройствами. Поэтому отключение 2G стало экономически оправданным. По сути переход к 3G стал таким же закономерным шагом, как и переход с аналоговых стандартов сотовой связи на цифровые.

  Ситуация на постсоветском пространстве

  В странах бывшего СССР наблюдается та же тенденция, что и в Северной Америке и Австралии: число устройств с поддержкой 3G/4G растет, доля 2G сокращается. Но есть и отличия.

  Доля 2G-устройств по прежнему достаточно высока на всей территории бывшего СССР. По оценкам Tele2 даже в Москве, одном из наиболее продвинутых городов Восточной Европы, доля 2G устройств составляет около 30%. Поэтому содержание имеющихся 2G сетей выгодно для сотовых операторов.

  Об отказе от 2G речи не идет, за редким исключением. Например, оператор Tele2 не поддерживает 2G на территории Москвы. Клиенты с 2G устройствами используют сеть оператора-партнера Tele2 по роуминговым тарифам.

  С другой стороны, сама сеть 3G/4G пока недостаточно развита, чтобы появилась необходимость в освобождении частот, занимаемых 2G. В основном 3G/4G доступна в крупных городах, а, например, в Украине запуск сети 4G только планируется в 2017 году.

  Поэтому опасаться слишком скорого отключения 2G в России и соседних странах не стоит. Но по крайней мере морально готовиться к этому нужно, ведь отключение 2G неизбежно произойдет.

  На данный момент у МТС нет планов отключать сети второго поколения, потому что почти половина абонентов в России используют кнопочные телефоны без поддержки 3G и 4G, а нам важно, чтобы они оставались на связи.

  Дмитрий Солодовников,
  Пресс-секретарь, начальник отдела
  по работе со СМИ компании МТС

  Преимущества 3G для GPS-мониторинга

  3G-интернет быстрее, чем 2G. Но действительно ли это имеет смысл с точки зрения GPS-мониторинга? Пакет данных, передаваемый GPS-трекером, включая координаты, скорость, телеметрию автомобиля, CAN-данные, может быть передан и на скорости несколько сотен байт в секунду. Широкополосное соединение здесь не востребовано. Тем не менее, переход на 3G имеет некоторые потенциальные преимущества.

  Воспроизведение потокового видео. Сейчас фото и видео изображения применяются при мониторинге автопарка, например в такси или общественном транспорте. Камеры снимают пассажиров загружают изображения на сервер GPS-мониторинга. Устройства включаются по расписанию или когда происходит какое-то событие, например, открыта дверь. Тем не менее, 2G-интернет был не в состоянии предложить достаточную пропускную способность даже для изображений с высоким разрешением. Сети нового поколения открывает возможность отправлять видеозаписи или даже видео в реальном времени.

  Обновление прошивки GPS-трекеров. 2G загружает новую прошивку около 5 минут. 3G ускорит обновление и сократит процесс ожидания в разы.

  GPS-трекеры для сетей 3G

  Многие производители оборудования уже предлагают GPS-трекеры, работающие в сетях 3G.

  Читайте также:

    
  • Как выучить время на телефоне
    
  • Oysters t10 3g зарядка через usb
    
  • Как дать леща человеку через телефон
    
  • Обзор телефона нокия 66
    
  • Lenovo a536 как вставить симку