Все-симки.ру Почему связь называется сотовой
Принцип мобильной связи прост — территория, на которой обеспечивается
соединение абонентов, разбивается на отдельные ячейки или «соты», каждую из
которых обслуживает базовая станция. При этом в каждой «соте» абонент получает
идентичные услуги, поэтому сам он никак не чувствует пересечения этих
виртуальных границ.
Обычно базовая станция в виде пары железных шкафов с
оборудованием и антенн размещается на специально построенной вышке, однако в
городе их нередко размещают на крышах высотных зданий. В среднем каждая станция
ловит сигнал от мобильных телефонов на удалении до 35 километров.
Для улучшения качества обслуживания операторы также
устанавливают фемтосоты — маломощные и миниатюрные станции сотовой связи,
предназначенные для обслуживания небольшой территории. Они позволяют резко улучшить покрытие в тех
местах, где это необходимо.Сотовую связь в России объединят с космосом
Находящийся в сети мобильник прослушивает эфир и находит
сигнал базовой станции. В современную SIM-карту, кроме процессора и оперативки,
вшит уникальный ключ, позволяющий авторизоваться в сотовой сети. Связь телефона
со станцией может осуществляться по разным протоколам — например, цифровым DAMPS,
CDMA, GSM, UMTS.
Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а
также со стационарной телефонной сетью. Если телефон выходит из поля действия
базовой станции, аппарат налаживает связь с другими — установленное абонентом
соединение незаметно передается другим «сотам», что обеспечивает непрерывную
связь при перемещениях.
В России для вещания сертифицированы три диапазона — 800
МГц, 1800 МГц и 2600 МГц. Диапазон 1800 МГц считается самым популярным в мире,
так как сочетает высокую емкость, большой радиус действия и высокую проникающую
способность. Именно в нем сейчас работают большинство мобильных сетей.
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.
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?
Выбор частоты сотовой связи в сетях мобильной связи
Влияние частоты на покрытие сот означает, что разные частоты лучше подходят для разных целей. Низкие частоты, такие как 450 МГц NMT, служат очень хорошо для покрытия сельской местности. GSM 900 (900 МГц) – это подходящее решение для небольшого городского покрытия.
GSM 1800 (1,8 ГГц) начинает ограничиваться структурными стенами. UMTS с частотой 2,1 ГГц очень похожа по охвату на GSM 1800. В зависимости от особенностей региона, операторы сотовой связи устанавливают различные зоны покрытия и частоты.
Более высокие частоты являются недостатком, когда речь идет о покрытии, но это решающее преимущество, когда речь идет о пропускной способности. Малые соты, охватывающие, например, один этаж здания, становятся возможными, и такую же частоту можно использовать для ячеек, которые практически являются соседями.
История сотовой связи
Эволюция систем сотовой связи включает в себя несколько поколений 1G, 2G, 3G и 4G. Ведутся работы в области создания сетей мобильной связи нового пятого поколения (5G). Стандарты различных поколений, в свою очередь, подразделяются на аналоговые (1G) и цифровые системы связи (остальные).
Рассмотрим их подробнее.
Связь всегда имела большое значение для человечества. Когда встречаются два человека, для общения им достаточно голоса, но при увеличении расстояния между ними возникает потребность в специальных инструментах. Когда в 1876 году Александр Грэхем Белл изобрел телефон, был сделан значительный шаг, позволивший общаться двум людям, однако для этого им необходимо было находиться рядом со стационарно установленным телефонным аппаратом!
Более ста лет проводные линии были единственной возможностью организации телефонной связи для большинства людей. Системы радиосвязи, не зависящие от проводов для организации доступа к сети, были разработаны для специальных целей (например, армия, полиция, морской флот и замкнутые сети автомобильной радиосвязи), и, в конце концов, появились системы, позволившие людям общаться по телефону, используя радиосвязь.
Как передаются данные?
Радиоканалы используют среду передачи с эффективностью благодаря использованию следующих схем множественного доступа и мультиплексирования:
- с частотным разделением (FDMA);
- с временным разделением (TDMA);
- с кодовым разделением (CDMA);
- с пространственным разделением (SDMA).
Малые соты, которые имеют меньшую зону покрытия, чем базовые станции, классифицируются следующим образом:
- Microcell – менее 2 километров.
- Picocell – менее 200 метров.
- Femtocell – около 10 метров.
Что такое сотовая связь для детей? Под этим термином обычно понимают специальные “детские” тарифы с особыми пакетами услуг.
Как появилась сотовая связь
Впервые идея сотовой связи была выдвинута в 1947 году — над
ней работали инженеры из Bell Labs Дуглас Ринг и Рэй Янг. Однако реальные
перспективы ее воплощения стали вырисовываться только к началу 1970-х годов,
когда сотрудники компании разработали рабочую архитектуру аппаратной платформы
сотовой связи.
Так, американские инженеры предложили размещать передающие
станции не в центре, а по углам «ячеек», а чуть позже была придумана технология,
позволяющая абонентам передвигаться между этими «сотами», не прерывая связи.
После этого осталось разработать действующее оборудование для такой технологии.
Задачу успешно решила компания Motorola — ее инженер Мартин
Купер 3 апреля 1973 года продемонстрировал первый работающий прототип
мобильного телефона. Он позвонил начальнику исследовательского отдела
компании-конкурента прямо с улицы и рассказал ему о собственных успехах.
Руководство Motorola немедленно вложило в перспективный
проект 100 миллионов долларов, однако на коммерческий рынок технология вышла
только через десять лет. Такая задержка связана с тем, что сначала требовалось
создать глобальную инфраструктуру
базовых станций сотовой связи.
На территории США этой работой занялась компания AT&T — телекоммуникационный
гигант добился от федерального правительства лицензирования нужных частот и
построил первую сотовую сеть, которая охватила крупнейшие американские города.
В качестве первого мобильника выступила знаменитая модель Motorola DynaTAC 8000.
В продажу первый сотовый телефон поступил 6 марта 1983 года.
Он весил почти 800 граммов, мог работать
на одном заряде 30 минут в режиме разговора и заряжался около 10 часов. При
этом аппарат стоил 3995 долларов — баснословную сумму по тем временам. Несмотря
на это, мобильник мгновенно стал популярен.
Какие форматы связи могут использоваться?
Существует целый ряд различных технологий цифровой сотовой связи, в том числе:
- Глобальная система мобильной связи (GSM).
- Служба пакетной радиосвязи общего назначения (GPRS).
- CDMAOne.
- CDMA2000, оптимизированные для передачи данных (EV-DO).
- Улучшенные скорости передачи данных для GSM ( EDGE).
- Универсальная система мобильной связи (UMTS).
- Цифровая усовершенствованная беспроводная связь (DECT).
- Цифровая AMPS (IS-136 / TDMA).
- Интегрированная цифровая расширенная сеть (iDEN).
Переход от существующего аналогового стандарта к цифровому прошел в Европе и США совсем по-разному. Как следствие, в США появилось множество цифровых стандартов, а Европа и многие страны приблизились к GSM. Этим и объясняется особенность работы айфонов в сети.
Кодирование сотового сигнала
Чтобы понять, что такое сотовая связь, необходимо разобраться с ее стандартами. Чтобы отличать сигналы от нескольких разных передатчиков, были разработаны следующие разновидности множественного доступа:
- с временным разделением (TDMA);
- с частотным разделением (FDMA);
- с кодовым разделением (CDMA);
- ортогональный с частотным разделением (OFDMA).
В TDMA временные интервалы передачи и приема, используемые разными пользователями в каждой соте, отличаются друг от друга.
В FDMA частоты передачи и приема, используемые разными пользователями в каждой соте, отличаются друг от друга.
Принцип CDMA является более сложным, но достигает того же результата: распределенные приемопередатчики могут выбрать одну ячейку и прослушать ее.
TDMA используется в сочетании с FDMA или CDMA в ряде систем для предоставления нескольких каналов в зоне покрытия одной соты.
Насколько это развито сегодня?
Крупные провайдеры телекоммуникационных услуг развернули сети сотовой связи для передачи голоса и контента на большей части обитаемой территории Земли. Это позволяет мобильным телефонам и вычислительным устройствам подключаться к стандартной телефонной сети и общедоступному Интернету.
Регионы операторов сотовой связи могут быть отличными – от территории страны до небольшого объекта. Частные сотовые сети могут быть использованы для исследований или для крупных организаций и парков, например, для отправки звонков в местные органы общественной безопасности или компанию такси.
Какой оператор сотовой связи сегодня является лидером? На сегодняшний день в каждой стране имеются собственные провайдеры. В России первое место по распространенности занимают «МТС» и «Мегафон».
Первое поколение мобильной связи (1g)
Официальным днем рождения сотовой связи считается 3 апреля 1973 года, когда глава подразделения мобильной связи компании Motorola Мартин Купер позвонил начальнику исследовательского отдела AT&T Bell Labs Джоэлю Энгелю, находясь на оживленной Нью-йоркской улице.
Именно эти две компании стояли у истоков мобильной телефонии. Коммерческую реализацию данная технология получила 11 лет спустя, в 1984 году, в виде мобильных сетей первого поколения (1G), которые были основаны на аналоговом способе передачи информации.
Основными стандартами аналоговой мобильной связи стали AMPS (Advanced Mobile Phone Service – усовершенствованная подвижная телефонная служба) (США, Канада, Центральная и Южная Америка, Австралия), TACS (Total Access Communications System – тотальная система доступа к связи)
(Англия, Италия, Испания, Австрия, Ирландия, Япония) и NMT (Nordic Mobile Telephone – северный мобильный телефон) (страны Скандинавии и ряд других стран). Были и другие стандарты аналоговой мобильной связи – С-450 в Германии и Португалии, RTMS (Radio Telephone Mobile System – радиотелефонная мобильная система)
Пятое поколение мобильной связи (5g)
В настоящее время ведутся предкоммерческие и коммерческие запуски сетей 5G. Подробнее о запусках сетей 5G в России и мире можно ознакомиться по соответствующим ссылкам.
К сетям пятого поколения заявлены следующие требования (в сравнении с LTE):
– Рост в 10-100 раз скорости передачи данных в расчете на абонента;
– Рост в 1000 раз среднего потребляемого трафика абонентом в месяц;
– Возможность обслуживания большего (в 100 раз) числа подключаемых к сети устройств;
– Многократное уменьшение потребление энергии абонентских устройств;
– Сокращение в 5 и более раз задержек в сети;
– Снижение общей стоимости эксплуатации сетей пятого поколения.
Требования к сетям 5G в оцифрованном виде представлены по ссылке.
Более подробную информацию об эволюции сетей мобильной связи, текущем состоянии, трендах и перспективах ее развития читайте в новейшей книге-справочнике “Мобильная связь на пути к 6G”.
Современная тенденция
Что такое сотовая связь LTE в планшете? В последнее время также развертываются системы на основе множественного доступа с ортогональным частотным разделением, такие как LTE, с повторным использованием частоты 1.
Поскольку такие системы не распространяют сигнал по полосе частот, управление межсотовыми радиоресурсами важно для координации распределения ресурсов между различными сотовыми ячейками и для ограничения межсотовых помех. Существуют различные способы координации межсотовых помех (ICIC), уже определенные в стандарте.
Скоординированное планирование, многоместное MIMO или формирование многоместного луча являются другими примерами управления межсотовыми радиоресурсами, которые могут быть стандартизированы в будущем.
Сотовая связь будущего
Стандарт 4G заточен на непрерывную передачу гигабайтов
информации, в нем даже отсутствует канал для передачи голоса. За счет
чрезвычайно эффективных схем мультиплексирования загрузка фильма высокого
разрешения в такой сети займет у пользователя 10-15 минут. Однако даже его
возможности уже считаются ограниченными.
В 2020 году ожидается официальный запуск нового поколения
связи стандарта 5G, который позволит передачу больших объемов данных на
сверхвысоких скоростях до 10 Гбит/сек. Кроме этого, стандарт позволит
подключить к высокоскоростному интернету до 100 миллиардов устройств.
Именно 5G позволит появиться настоящему интернету вещей — миллиарды
устройств будут обмениваться информацией в реальном времени. По оценке
экспертов, сетевой трафик скоро вырастет
на 400%. Например, автомобили начнут постоянно находиться в глобальной Сети и получать
данные о дорожной обстановке.
Низкая степень задержки обеспечит связь между транспортными
средствами и инфраструктурой в режиме реального времени. Ожидается, что надежное
и постоянно действующее соединение впервые откроет возможность для запуска на
дорогах полностью автономных транспортных средств.
Российские операторы уже экспериментируют с новыми спецификациями
— например, работы в этом направлении ведет «Ростелеком». Компания подписала
соглашение о строительстве сетей 5G в инновационном центре «Сколково». Реализация
проекта входит в государственную программу «Цифровая экономика», недавно
утвержденную правительством.
Структура сотовой сети
Простое представление сотовой сети с точки зрения радиосвязи состоит из таких элементов, как:
- Сеть базовых радиостанций, которые образуют подсистему базовых станций.
- Основная сеть с коммутацией каналов, существующая для обработки голосовых и текстовых вызовов.
- Сеть с коммутацией пакетов, предназначенная для обработки мобильных данных.
- Коммутируемая телефонная сеть общего пользования для подключения абонентов к более широкой телефонной сети.
Эта сеть является основой системы GSM. Она выполняет множество функций, чтобы гарантировать, что клиенты получают желаемую услугу, включая управление мобильностью, регистрацию, настройку вызова и передачу обслуживания.
Каждый телефон осуществляет подключение к сети при помощи RBS (базовой радиостанции) в секторе соответствующей ячейки, которая в свою очередь присоединяется к мобильному коммутационному центру (MSC). MSC осуществляет соединение с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSTN). Ссылка с телефона на RBS определяется как восходящая линия связи, а обратный путь – нисходящей.
Табл. 1 характеристики аналоговых стандартов сотовой связи
Характеристика | AMPS | TACS | NMT-450 | NMT-900 | Radiocom 2000 | NTT |
Диапазон частот, МГц | 825-845 870-890 | 935-950 (917-933) 890-905 (872-888) | 453-457,5 463-467,5 | 935-960 890-915 | 424.8-427.9 418.8-421.9 | 925-940 870-885 |
Радиус соты,км | 2-20 | 2-20 | 2-45 | 0,5-20 | 5-20 | 5-10 |
Мощность передатчика БС, Вт | 45 | 50 | – | – | – | 25 |
Ширина полосы частот канала, кГц | 30 (12,5) | 25 | 25 | 25/12,5 | 12,5 | 25 |
Время переключения на границе соты, мс | 250 | 290 | 1250 | 270 | – | 800 |
Минимальное отношение сигналшум, дБ | 10 (6,5) | 10 | 15 | 15 | – | 15 |
Во времена 1G никто не думал об услугах передачи данных – это были 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.
Во всех аналоговых стандартах применяется частотная (ЧМ) или фазовая (ФМ) модуляция для передачи речи и частотная манипуляция для передачи информации управления. Этот способ имеет ряд существенных недостатков: возможность прослушивания разговоров другими абонентами, отсутствие эффективных методов борьбы с замираниями сигналов под влиянием окружающего ландшафта и зданий или вследствие передвижения абонентов.
Для передачи информации различных каналов используются различные участки спектра частот – применяется метод множественного доступа с частотным разделением каналов (Frequency Division Multiple Access – FDMA). С этим непосредственно связан основной недостаток аналоговых систем – относительно низкая емкость, являющаяся следствием недостаточно рационального использования выделенной полосы частот при частотном разделении каналов.
В каждой стране была разработана собственная система, несовместимая с остальными с точки зрения оборудования и функционирования. Это привело к тому, что возникла необходимость в создании общей европейской системы подвижной связи с высокой пропускной способностью и зоной покрытия всей европейской территории.
Последнее означало, что одни и те же мобильные телефоны могли использоваться во всех Европейских странах, и что входящие вызовы должны были автоматически направляться в мобильный телефон независимо от местонахождения пользователя (автоматический роуминг).
Упоминания в литературе
Известность приобрело также уголовное дело № 77772, возбужденное по факту необоснованного подключения к сети
сотовой связи
«Сонет». Согласно материалам дела, виновные лица, объединенные в устойчивую группу, наладили выпуск так называемых телефонов-двойников, которыми желающие могли пользоваться без оплаты полученных услуг сетевому оператору. При рассмотрении дела суд пришел к выводу, что система сотовой связи представляет собой совокупность ЭВМ, соединенных каналами различной физической природы. При этом телефонные аппараты, являясь сложными электронными устройствами, управляемые хранящимися в их памяти программами, представляют из себя периферийные ЭВМ, соединенные через пространственно разнесенные базовые станции с основной ЭВМ (центральным контроллером). В память каждого официально подключенного к сети аппарата введены сведения об электронном серийном номере (Е8№), являющимся уникальным в общей массе телефонных устройств, работающих в стандарте CDMA, и установленном на заводе – изготовителе телефона, и о мобильном избирательном (абонентском) номере (MIN), присваиваемым компанией – оператором сотовой связи (владельцем оборудования сети). Сведения об ESN и MIN хранятся также в памяти центрального контроллера. При выходе абонента на связь центральный контроллер проверяет соответствие комбинации двух указанных номеров, записанных в памяти телефонного аппарата, с совокупностью комбинаций, хранящихся в его памяти. В случае, если обе комбинации совпадают, то центральный контроллер “пропускает” входящий или исходящий звонок. В свои «телефоны-двойники» преступники вносили такие изменения ESN и MIN, что телефонная сеть воспринимала данный аппарат, как официально подключенный к ней и не могла отличить, какой из телефонов (оригинальный или двойник) в конкретный момент находится на связи. Владелец телефона-двойника получал возможность вести входящие и исходящие переговоры, используя оборудование сетевого оператора и не платя ему. Виновные были осуждены по ст. 272 УК – неправомерный доступ к компьютерной информации1.
Построение системы
сотовой связи
таково, что антенны направляются в вертикальную плоскость, в связи с чем основная энергия излучения (более 90 %) сосредоточена в узком луче. Этот луч всегда направлен в другую сторону от сооружений, на которых установлены антенны БС. Следующим важным условием для хорошей работы системы БС является расположение луча выше прилегающих построек. БС являются видом передающих радиотехнических объектов, мощность излучения которых непостоянна. Загрузка определяется следующими факторами: пребыванием владельца телефона в зоне обслуживания конкретной БС, эксплуатацией телефона, временем суток (в ночные часы загрузка БС приближается к нулю – базовые станции как бы молчат), днем недели (в выходные дни также загрузка станций уменьшается). По данным интернет-сайта www.pole.com.ru, исследования ЭМП на территории, прилегающей к БС, были проведены специалистами многих стран (Швеции, Венгрии и России). На этом же сайте приводятся следующие данные: в 100 % случаев электромагнитная обстановка в помещениях зданий, на которых установлены антенны БС, не отличается от фоновой, характерной для данного района в данном диапазоне частот. На прилегающей территории в 91 % случаев фиксируются уровни электромагнитного поля, которые в 50 раз меньше ПДУ – предельно допустимого уровня, установленного санитарным надзором для БС. Максимальные значения, меньшие ПДУ в 10 раз, фиксируются вблизи здания, на котором установлены сразу три базовые станции разных стандартов. Важной особенностью системы сотовой радиосвязи является использование разнообразных частот радиочастотного спектра, так как многократное использование одних и тех же частот и методов доступа дает возможность обеспечения телефонной связью многочисленных абонентов. В работе телефонной связи применяется принцип деления территории зоны обслуживания на соты радиусом обычно 0,5 – 10 км. В таблице 4 приведены технические характеристики стандартов системы сотовой радиосвязи, работающих в настоящее время в России.
Осуществив глобальный захват рынка, федеральные операторы стараются теперь привлечь к своим региональным сетям наиболее массовую категорию – малоговорящих пользователей. И здесь ставка делается на удешевление стоимости услуг, на отказ от абонентской платы и супернизкие тарифы внутри сети. Подобные послабления абоненту далеко не всегда могут себе позволить местные операторы, и в этом-то и кроется основная причина того, что мелкие игроки постепенно уступают свои позиции на региональных рынках
сотовой связи
стандарта GSM. Напомним, что GSM (Global System Mobile – Глобальная система мобильной связи) является одной из современных цифровых систем, основанных на общеевропейском стандарте. Среди важнейших преимуществ данного стандарта можно отметить высокое цифровое качество передачи речи, шифрацию всей передаваемой информации, делающую невозможным несанкционированное прослушивание радиоэфира, автоматический роуминг, т. е. использование сети другого оператора, при котором вызовы абонента (пользователя услуг связи) тарифицируются в сети оператора, предоставляющего ему услуги связи. Услуга роуминга предоставляет абоненту возможность использовать его мобильный телефон даже в том случае, когда абонент находится в зоне действия других операторов стандарта связи GSM. Находясь в зоне обслуживания сети GSM, абонент может позвонить на любой стационарный или мобильный телефон в любой стране мира, а также получить вызовы с любого другого телефонного аппарата, ибо телефонный номер GSM не связан с мобильным аппаратом абонента, а введен в память персональной SIM-карты, дублирование которой невозможно. Технически SIM-карта представляет собой микрочип, содержащий сведения о конкретном телефонном номере и наборе услуг. Абонент может использовать свою SIM-карту с любым аппаратом GSM, сохраняя свой телефонный номер неизменным. На данном этапе стандарт GSM предлагает своим абонентам не только современные услуги мобильной связи, но и современные радиотелефонные аппараты таких ведущих компаний, как «Nokia», «Motorola», «Siemens», «Samsung», «Ericsson» и др.
Источники ЭМП антропогенного происхождения чрезвычайно разнообразны. Это линии электропередач (ЛЭП), электротранспорт, промышленные установки, телевизионные и радиовещательные станции, бытовая техника, мониторы компьютеров, радары, медицинская и научная аппаратура, системы мобильной связи, Интернет и т. д., которые являются источниками излучения электромагнитного излучения в широком диапазоне частот [1–3]. Среди перечисленных источников электромагнитного воздействия на человека наибольший вклад вносят базовые станции
сотовой связи
и мобильные телефоны. Суммарная экспозиция населения от ЭМП беспроводных телекоммуникационных технологий постоянно растет и сейчас составляет не менее 60 % от общей экспозиции в радиочастотном диапазоне [27]. Невероятно широкое распространение мобильных средств связи в сочетании с неопределенностями в оценке опасности для здоровья человека, по существу представляет собой небывалый по размаху эксперимент, который человечество проводит на себе [28, 29].
Немногим выше ионосферы, на высоте от 200 до 2 000 километров от поверхности Земли, сегодня оперируют телекоммуникационные спутниковые системы с низкой околоземной орбитой (НОО). На спутниках системы НОО установлены ретрансляторы, которые получают сигнал с наземных передатчиков и преобразуют его в сигнал для наземных же приемников или других спутников. (Ретранслятор – это устройство, принимающее сигнал и передающее его в каком-либо виде обратно.) Первые системы НОО Iridium и Globalstar были с большой (и, возможно, преждевременной) помпой запущены в 1990-х, чтобы вывести принцип
сотовой связи
на орбитальный уровень и создать беспроводную систему передачи голоса и данных с глобальным покрытием. Так называемые малые системы НОО, вроде OrbComm, используются для поисковой связи, трекинга и решения других прикладных задач с участием небольших пакетов данных. Большие системы НОО, такие как Globalstar, работают на более высоких частотах, поддерживают более высокую скорость передачи данных и способны обеспечивать голосовую связь и определение местонахождения.
Упоминания в литературе (продолжение)
Поскольку в этой книге мы будем рассматривать передачу факсимильных сообщений как традиционным способом, по телефонным линиям, так и через Internet, важно представлять разницу в том, какие каналы связи в этих двух случаях используются. Что касается телефонных каналов, то здесь все ясно – это традиционный вид каналов связи, представляемый телефонной компанией. При отправке факса ваш домашний или офисный телефонный номер через районную АТС позволяет выйти на магистральный канал, соединяющий все АТС данного города, и далее через другую АТС – на другой офисный или домашний номер телефона вашего абонента, где стоит принимающий факс-модем или факс-машина. Если передается междугородний или международный факс, то в деле еще участвует телефонная компания – оператор междугородней связи, предоставляющая свои телефонные каналы для звонка в другой город. Фирму-оператор
сотовой связи
, если вы используете мобильный телефон для отправки и приема факсов, в этой схеме можно также представить как «районную АТС», – здесь нет особой разницы, дело лишь в способах организации связи – по проводам или с использованием радиосвязи.
И вставные платы, и кабели, и различные переходники для ноутбуков, имеют, как правило, одну неприятную особенность – они не позволяют задать определенный номер COM-порта, он устанавливается произвольным образом после установки драйвера. Причем для переходников USB-COM часто номер порта еще и меняется в зависимости от того, в какой именно порт USB в этот раз воткнули кабель. Такую же особенность имеют и многие модемы (в том числе GSM-модемы для выхода в Интернет по
сотовой связи
или сотовые телефоны, используемые в качестве модема). А для соединения через COM в программах связи обычно приходится указывать его номер. Как быть?
По данным Международного союза электросвязи (МСЭ), являющимся специализированным учреждением ООН, число обладателей мобильных телефонов в мире в 2008 году достигло 4 млрд человек. На Бразилию, Россию, Индию и Китай приходится 1,3 млрд пользователей мобильных телефонов. Всего же в последние восемь лет подписка на новые телефоны ежегодно росла примерно на 25 %. На конец 2022 года число пользователей мобильной связи по всему миру составило порядка 6 млдр человек, сообщает Associated Press. То есть если принять размер населения земли в 6,7 млрд, то 86 человек из 100 в 2022 году пользовались мобильными телефонами. В России в 2022 году число пользователей мобильной связи составило более 225 млн, то есть 155 % населения страны (по данным АСаМ Consulting). Число абонентов в Москве – более 35,5 млн (на фоне 11,6 млн населения), то есть свыше 300 %. К концу 2022 года, по оценкам Ovum, число абонентов в мире составляло 7,343 млрд. По прогнозам на 2022 год, число людей в мире, пользующихся услугами
сотовой связи
, превысит 4 млрд. [10]
Четвертое поколение мобильной связи (4g)
В марте 2008 года сектор радиосвязи Международного союза электросвязи (МСЭ-Р) определил ряд требований для стандарта международной подвижной беспроводной широкополосной связи 4G, получившего название спецификаций International Mobile Telecommunications Advanced (IMT-Advanced), в частности установив требования к скорости передачи данных для обслуживания абонентов:
Так как первые версии мобильного WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access – всемирная совместимость для микроволнового доступа) и LTE (англ. Long Term Evolution – долгосрочное развитие) поддерживают скорости значительно меньше 1 Гбит/с, их нельзя назвать технологиями, соответствующими IMT-Advanced, хотя они часто упоминаются поставщиками услуг, как технологии 4G. 6 декабря 2022 года МСЭ-Р признал, что наиболее продвинутые технологии рассматривают как 4G.
Основной, базовой, технологией четвёртого поколения является технология ортогонального частотного уплотнения OFDM (англ. Orthogonal Frequency-Division Multiplexing – мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов). Кроме того, для максимальной скорости передачи используется технология передачи данных с помощью N антенн и их приёма М антеннами – MIMO (англ.
Таким образом, эволюцию стандартов мобильной связи можно представить в следующем виде:
Рис. 1. Эволюция стандартов мобильной связи
Сравнительные характеристики стандартов различных поколений мобильной связи можно свести в следующую таблицу:
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.