Технологии мобильной связи: как появился и развивался мобильный интернет – Москва и область

Что дальше: 5g?

5G – пятое поколение мобильной связи, которое действует на основе стандартов телекоммуникаций, следующих за 4G. Стандарты для развертывания 5G-сетей пока не разработаны. Мобильные операторы связи во многих уголках мира испытывают отдельные элементы сети 5G и проводят лабораторные тесты технологии 5G.

Технологии 5G должны обеспечивать более высокую пропускную способность по сравнению с технологиями 4G, чтобы обеспечить бо́льшую доступность широкополосной мобильной связи и использование режимов device-to-device. Это поможет развитию интернета вещей, индустрии беспилотных авто, телемедицины, виртуальной реальности.

В конце июня 2022 года в Финляндии сотовым оператором Elisa Oyj была запущена первая в мире коммерческая сеть 5G.

1991 год: зарождение мобильного интернета

В 1982 году группа из 26 европейских национальных телефонных компаний начала разработку стандарта GSM. Они хотели построить единую для всех европейских стран сотовую систему диапазона 900 MГц. В 1989 году был создан Европейский Телекоммуникационный Институт Стандартов (ETSI), который и взял на себя ответственность за дальнейшее развитие GSM.

В 1990 году были опубликованы первые рекомендации. Спецификация была опубликована в 1991 году – этот год и можно считать началом развития мобильного интернета. Именно благодаря стандарту GSM у нас появилась возможность отправлять друг другу текстовые сообщения, электронные письма, просматривать сайты, слушать музыку и смотреть видео.

3 декабря 1992 года 22-летний разработчик компьютерных программ Нил Папуорт отправил первое короткое текстовое сообщение – SMS. SMS получил директор телекоммуникационной компании Vodafone, оно содержало всего два слова «Счастливого Рождества». По признанию Папворта, ответа он так и не получил.

1997 год: интернет впервые становится по настоящему мобильным

В 1997 году три лидера мобильного рынка того времени – Nokia, Motorola и Ericsson – создали некоммерческую организацию WAP Forum, целью которой было разработать решение, способное объединить две сенсации конца ХХ века – мобильный телефон и Интернет. Уже в мае 1998 года была опубликована первая редакция протокола WAP.

Забегая вперед, можно сказать, что протокол WAP полностью исчерпал себя к 2022 году, и этому есть несколько причин, основные из них:

• скорость работы, простота использования и внешний вид WAP-сайтов не оправдали ожиданий пользователей;
• первые WAP-телефоны не были адаптированы к интернету: подключение к WAP-сервисам не входило в ежемесячные тарифные планы и оплачивалось отдельно.

Сегодня все интернет-браузеры поддерживают HTML, CSS и JavaScript. Не нужно больше использовать WAP-разметку для обеспечения обратной совместимости веб-страниц. Смартфоны окончательно превратились в полноценные ПК с постоянным подключением к интернету.

2001 год: технология 3g

Пока операторы связи стремились модернизировать существующую структуру, чтобы избежать инвестиций в 3G, спрос на данные вырос. Люди стали все активнее пользоваться мобильными телефонами, и скорость передачи данных стала критичным показателем. 2G с этой задачей не справлялся, поэтому была создана новая технология.

В 2001 году в Японии был представлен 3G. Это была революция: скорость передачи данных выросла до 2 Мбит/с – с 114 Кбит/с в технологии 2G. Но улучшилась не только скорость.

У 3G есть было одно очень важное преимущество – улучшенная защита от обрывов связи в движении, за счёт использования так называемого «мягкого хэндовера». По мере удаления от одной базовой станции клиента «подхватывает» другая. Она начинает передавать всё больше и больше информации, в то время как первая станция передаёт всё меньше и меньше, пока клиент вообще не покинет её зону обслуживания.

Именно технология 3G полностью изменила веб-индустрию. Началась эра смартфонов как полноценных карманных компьютеров, стали появляться мобильные приложения. В 2009 году стало ясно, что в какой-то момент сети 3G станут перегружены трафиком от приложений, которым необходим доступ в сеть.

Motorola – становление лидера

Как мы уже сказали, идея Bell Laboratories оказалось неудачной. Сервис для бизнесменов проработал с горем пополам пять лет и остановился. С этого момента интерес к радиотелефонной мобильной связи практически пропал. Наученные горьким опытом Bell Laboratories конкуренты не рвались за кажущимися вдалеке золотыми горами.

В ряде городов США появлялись небольшие радиотелефонные сети, однако заметных прибылей они не приносили. Ещё одной из причин торможения была Федеральная Комиссия по Коммуникациям (Federal Communications Commissions (FСС), которой потребовался 21 год, чтобы официально разрешить широкомасштабное использование сотовых телефонов гражданскими лицами.

Всё началось в 1954 году, когда инженер Мартин Купер (Martin Cooper) пришёл в компанию Motorola, известную в то время как производитель радиоаппаратуры. Парень получил должность инженера и работал вполне успешно, получив через несколько лет повышение – Купер стал главой отдела по разработке портативных устройств.

В 1967 году были созданы первые портативные рации, которые и дали толчок к созданию мобильного телефона.

Параллельно с Motorola, Bell также разрабатывала систему мобильной связи, однако, удача ей не улыбнулась. Всего Motorola затратила 15 лет и $ 100 миллионов на создание первой мобильной сети.

Чтобы получить разрешение на использование радиочастот у FCC, необходимо было убедить комиссию в том, что мобильная связь действительно имеет будущее. Весной 1973, 3 апреля, сотрудники Motorola на вершине 50-этажного здания в Нью-Йорке установили первую базовую станцию. Станция могла одновременно поддерживать тридцать пользователей и предоставлять им доступ к городской телефонной сети.

Мартин Купер, под руководством которого и создавался этот проект, самолично сделал первый в мире звонок с мобильного телефона. Причём, он позвонил главе исследовательского отдела конкурентной Bell Laboratories, Джоэлю Энгелю. Общение конкурентов, несмотря на детскую выходку Купера, прошло вполне политкорректно, и Энгель поздравил Motorola с триумфом.

С этого времени Motorola становится первой в мире на рынке сотовых телефонов. Своё первенство компания удерживала немало времени, и сегодня продолжает входить в тройку лучших. Телефон, с которого звонил Мартин, назывался Dyna-Tac. Его размеры были 225х125х375 мм, а вес составлял немного нимало 1,15 кг, что, впрочем, намного меньше 30 кг устройств конца сороковых.

С помощью аппарата можно было звонить и принимать сигнал, в наличии было 12 клавиш, из которых 10 были цифровых, а две другие начали разговор и прерывали звонок. Аккумуляторы Dyna-Tac позволяли работать в режиме разговора около получаса, а их зарядка требовала 10 часов.

Интересно отметить факт, оказавший влияние на всю историю сотовой связи. Одновременно с Motorola, Bell также хотела убедить FCC зарезервировать им радиочастоты. AT&T в то время продвигала ту же идею, что и в 1947 – телефонную связь в автомобилях.

Правда, новые устройства весили 14 кг. Компания заявила комиссии, что через год количество машин, оснащённых сотовыми телефонами, составит 50,000, а в 2000 году и подавно – 900,000 (сегодня мобильники используют больше 2 миллиардов). Самое главное, что Bell сообщила FCC: «сотовые телефоны не имеют будущего, в то время как связь в автомобилях используется уже сегодня».

Motorola необходимо было поторапливаться, и она в течении 90 дней смогла совершить первый в мире звонок с мобильного телефона.

А теперь перенесёмся на несколько лет вперёд и расскажем о том, что принесло Motorola успех. Конечно, кажется удивительным, что FCC одобрила использование частот для Motorola (Dyna-Tac использовался официально), ведь чиновники, даже в США, обычно медлительны и очень скептически настроены ко всему новому.

А дело бы так…

В начале 80-х основатель Motorola, Пол Галвин, имел прямой контакт с вице-президентом Джорджем Бушем. Пол связался с Бушем и попросил его устроить для семилетней внучки экскурсию по Белому Дому. Буш согласился, и пригласил Пола и его внучку в правительство.

Как только экскурсия подошла к концу, Пол задал следующий вопрос: «Почему бы тебе (Буш) не позвонить Барбаре?». Буш согласился и взял мобильник из рук Пола, чтобы позвонить своей жене: «Ты знаешь, что я сейчас делаю? – спросил возбуждённый Буш. – Я говорю по мобильному телефону!».

Затем Буш запросто спросил Пола: «Рон видел это?». Глава компания сразу же понял, кого имел в виду его друг и ответил отрицательно.

В тот же день Рональд Рейган (президент США) и Пол встретились. Рейган сделал звонок по мобильнику и сразу же взял быка за рога:

«Какой статус у этого устройства?». Пол ответил, что Motorola ждёт уже несколько лет одобрения от комиссии, но всё безрезультатно, и намекнул, что если будут тянуть и дальше, то, Япония может стать первой. Услышав ответ, Рейган долго не думал, и дальше было как в кино:

президент США связался с помощником и сообщил ему буквально следующее: «Скажи управляющему FCC, что я хочу, чтобы устройство Motorola вышло официально». В итоге, в 1982 FCC признала, что сотовые телефоны безопасны, а в 1983 модель Dyna-Tас была одобрена официально.

С 1974 года FCC начала потихоньку выделять частоты для желающих создать коммерческие сети.Через полгода после Motorola, Bell представила свою версию мобильного телефона. Всего услугами компании в 1978 году пользовались 545 абонентов, и почти четыре тысячи стояли на очереди.

В 1979 году Япония заинтересовалась американской разработкой и начала проводить соответствующие испытания.

В 1982 году FCC официально одобрила технологию сотовой связи. В комиссию пришло более 600 заявок от компаний на получение соответствующих лицензий, причём две трети заявленных использовали оборудование от Motorola.

Motorola была выбрана FCC и первой в мире стала выпускать сотовые телефоны. 10 лет потребовалось на то, чтобы мобильники вышли на рынок, для сравнения, микроволновкам для этого потребовалось 19 лет, а компьютерам – 15.

Motorola Dyna-TAC 8000x, представлявший пятое поколение Dyna-TAC, стал первым сотовым компании, попавшим на прилавок.

Аналоговые системы сотовой связи

В таблице 6.1 представлены наиболее распространенные стандарты аналоговой связи.

Таблица 6.1. Аналоговые стандарты сотовой связи

Характеристики ССС основных аналоговых стандартов представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2. Характеристики аналоговых стандартов сотовой связи

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 полосами каналов в различных стандартах от 12,5 до 30 кГц.

История развития систем сотовой связи

Появлению сетей сотовой подвижной связи предшествовал долгий период эволюционного развития радиотелефонной системы связи, в течение которого осваивались различные частотные диапазоны, и совершенствовалась техника связи. Идея сотовой связи была предложена в ответ на необходимость развития широкой сети подвижной связи в условиях ограничений на доступные полосы частот.

В середине 40-х годов исследовательский центр Bell Labs американской компании AT&T предложил идею разбиения обслуживаемой территории на небольшие участки, которые стали называться сотами, (cell – ячейка, сота). Каждая сота должна была обслуживаться передатчиком с ограниченным радиусом действия и фиксированной частотой. Это позволило бы без взаимных помех использовать ту же самую частоту повторно в другой ячейке (соте).

Но прошло около 30 лет, прежде чем такой принцип организации связи был реализован на аппаратном уровне. В 70-х годах начались работы по созданию единого стандарта сотовой связи для пяти североевропейских стран – Швеции, Финляндии, Исландии, Дании и Норвегии, который получил название NMT-450 (Nordic Mobile Telephone) и был предназначен для работы в диапазоне 450 МГц.

Эксплуатация первых систем сотовой связи этого стандарта началась в 1981 г. Сети на основе стандарта NMT-450 и его модифицированных версий стали широко использоваться в Австрии, Голландии, Бельгии, Швейцарии, а также в странах Юго-Восточной Азии и Ближнего Востока.

В 1983 г. в США вступила в эксплуатацию сеть стандарта AMPS (Advanced Mobile Phone Service). Этот стандарт был разработан в исследовательском центре Bell Laboratories.

В 1985 г. в Великобритании был принят в качестве национального стандарт TACS (Total Access Communications System), разработанный на основе американского стандарта AMPS.

В конце 80-х годов приступили к созданию систем сотовой связи (ССС), основанных на цифровых методах обработки сигналов. С целью разработки единого европейского стандарта цифровой сотовой связи для выделенного в этих целях диапазона 900 МГц в 1982 г Европейская Конференция Администраций Почт и Электросвязи (СЕРТ) создала специальную группу Groupe Special Mobile.

В США в 1990 г. американская Промышленная Ассоциация в области связи TIA (Telecommunications Industry Association) утвердила национальный стандарт IS-54 цифровой сотовой связи. Этот стандарт более известен под аббревиатурой D-AMPS. В отличие от Европы, в США не были выделены новые частотные диапазоны, поэтому система должна была работать в полосе частот, общей с обычным AMPS.

В 1991 г. в Европе появился стандарт DCS-1800 (Digital Cellular System 1800 МГц), созданный на базе стандарта GSM.

В Японии был разработан собственный стандарт сотовой связи JDC (Japanese Digital Cellular), близкий по своим показателям к стандарту D-AMPS. Стандарт JDC был утвержден в 1991 г. Министерством почт и связи Японии.

В 1993 г. в США Промышленная Ассоциация в области связи (TIA) приняла стандарт CDMA как внутренний стандарт цифровой сотовой связи, назвав его IS-95. В сентябре 1995 г. в Гонконге была открыта коммерческая эксплуатация первой сети стандарта IS-95.

В общем виде эволюция систем подвижной связи представлена на рисунке 6.4.

От радиоволн…

Генрих Герц в 1888 году открыл способ создания и обнаружения электромагнитных радиоволн. В 1895 году 25 апреля русский учёный Александр Степанович Попов сделал доклад, посвящённый методу использования излученных электромагнитных волн для беспроводной передачи электрических сигналов, содержащих информацию.

В марте 1896 года А.С. Попов провёл эксперимент, в котором на 250 метров передал радиограмму с двумя словами «Генрих Герц».

Через несколько лет, в Кронштадте под руководством учёного был налажен выпуск принимающей и передающей аппаратуры. Предприимчивый итальянец Гульельмо Маркони заинтересовался новым изобретением, подал патент в Англии и создал подобное устройство, чуть усложнив схемы А.С. Попова.

Впоследствии, для военных нужд в Англии была организована компания «Маркони».

История беспроводной связи начинается в далёком 1901 году. В июле того года, английской компании «Маркони» удалось передать сигналы из станции Польдю в Англии в станцию Сент-Джонс в Ньюфаунленде.

Сама компания была в начале двадцатого века единственной, кто осуществлял проводную междугороднюю и международную связь. Сигналы ежедневно передавались по кабелям, проложенными между США и Европой.

Но, вернёмся в Россию – в 1912 году под опекой правительства было образовано Русско-английское радиотелеграфное общество при сотрудничестве «Маркони», которая брала на себя обязательство устанавливать мощные ретрансляторные вышки на территории России.

Через станции, установленные в Москве, Одессе, Петербурге и Варшаве проходило до двадцати тысяч слов в сутки.

Первой из самых мощных радиотелеграфных станций в начале прошлого века была точка в Северной Ирландии, её мощность составляла 500 кВт.

Следующей стала станция в Кольтано, Италия, обеспечивающая соединения с США, Англией, Испанией и некоторыми колониями в Африке. Мощность итальянского чуда составляла одну тысячу кВт.

Английский магнат связи «Маркони» развернулся также в Египте, Южной Африке, Индии, Сингапуре, Испании, Чили, Греции, Дании, Бразилии, Турции и т.д.

Беспроводная связь устанавливалась на частные яхты, торговые и военные суда – всего к прообразу сотовой связи было подключено больше четырехсот портов. В Англии весь военный флот был оснащён радиосвязью. Интересно отметить, что в Испании тогдашний король Альфонс лично открыл беспроводную вышку, связавшую полуостров с Болеварскими и Канарскими островами.

Стоимость переговоров между Лондоном и Нью-Йорком составляла 7,5 пенсов за пять минут. Спрос же на радиосвязь рос постоянно. Например, в Канаде и Бразилии, существовали газеты, получавшие информацию (о погоде и др.) целиком и полностью только за счёт беспроводной связи «Маркони».

С помощью новой связи также стали передавать корреспонденцию, клиентам приходилось платить за каждое отправленное слово.

В 1921 году полиция города Детройта, США, получила возможность использовать мобильную связь в автомобилях. Использовались частоты в диапазоне около 2 МГц, связь была ненадёжной и постоянно возникали помехи.

Системы мобильной связи 3-го поколения

Дальнейшее развитие CCC осуществляется в рамках создания проектов систем третьего поколения (3G), которые будут отличаться унифицированной системой радиодоступа.

Программа IMT-2000 (International Mobil Telecommunications-2000) по созданию нового семейства систем подвижной связи третьего поколения, охватывает технологии, наземной сотовой, спутниковой связи и беспроводного доступа. Суть новой концепции состоит в совмещении существующих сетей с системами, базирующимися на новом семействе стандартов 3-го поколения, которое получило обозначение IFS (IMT-2000 Family of Systems).

Архитектура систем будущего должна включать в себя два основных элемента: сетевую инфраструктуру (Access Network) и магистральные базовые сети (Core Network). Она должна обеспечивать определенные значения скорости передачи для различных степеней мобильности абонента (т. е. разных скоростей его движения):

• до 2,048 Мбит/с – при низкой мобильности (скорость менее 3 км/ч) и локальной зоне покрытия;
• до 144 кбит/с – при высокой мобильности (до 120 км/ч) и широкой зоне покрытия;
• до 64 (144) кбит/с – при глобальном покрытии (спутниковая связь).

В соответствии с концепцией IMT-2000 в системах 3-го поколения предполагается создание единого частотного пространства шириной 230 МГц с разными сценариями использования. Основа этих сценариев – режимы FDD (Frequency Division Duplex) и TDD (Time Division Duplex).

Комбинированное использование этих двух режимов делает систему гибкой, позволяя изменять пропускную способность и способы организации связи. Режим FDD более эффективен при больших размерах сот и высокой скорости передвижения абонентов, а TDD, напротив, предназначен для работы в пико и микросотах, т. е. там, где абонент передвигается с невысокой скоростью.

Таким образом, системы на базе WCDMA FDD и UTRA TDD дают возможность нескольким операторам совместно использовать одну и ту же полосу частот без взаимных помех и снижения качества связи. Частотной координации между операторами в этом случае не требуется, а гибкая сетевая архитектура обеспечивает создание сетей разной конфигурации (макро-, микро- и пикосоты) при экономном использовании радиоресурсов.

В качестве магистральной предполагается использовать сеть, базирующуюся на IP-технологии, а также усовершенствованные опорные сети GSM MAP и ANSI-41, которые развернуты для наиболее развитых стандартов мобильной связи 2-го поколения – европейского GSM и североамериканских TDMA (IS-136) и CDMA(IS-95).

Организация ETSI участвует в разработке систем сотовой связи для массового использования. Ее вкладом в создание систем 3-го поколения стала программа UMTS, базирующаяся на успешном опыте разработки и внедрения систем GSM и DECT. В этой программе однозначно определено, что UMTS – это глобальная система, включающая как земные, так и спутниковые сети.

Она отличается от GSM и других систем 2-го поколения широким спектром услуг передачи речи с высоким качеством (сопоставимым с качеством при фиксированной связи) и мультимедиа. UMTS позволяет организовать взаимодействие с системами GSM и модификациями этого стандарта, что обеспечит использование работающих сейчас сетей.

Сотовые телефоны – девяностые

Сотовая связь развивалась с каждым годом всё быстрее. На рынки приходили новые операторы и производители. Motorola, долгое время почивавшая на лаврах лидера, потеснилась. Nokia, тихая финская компания, в 1987 году представила свой первый мобильный телефон.

Сегодня же она является лидером в индустрии, занимая почти треть рынка, следом за ней стоят Motorola и Samsung.

В 1993 году Nokia объявила о новом сервисе для передачи текстовых сообщений, а в 1994 году появился телефон Nokia 2110 под стандарт GSM с поддержкой SMS сообщений.

Ericsson в 1994 году заменила гарнитуру для своего мобильного телефона модулем Bluetooth, этот год можно считать первым появлением набирающего сегодня обороты стандарта. Первый складной телефон был представлен в 1996 году и назывался Motorola StarTAC.

Развитие сетей CDMA в РФ было стимулировано приказом Министерства связи РФ № 18 от 24 февраля 1996 года. Первые CDMA развернулись в Челябинске, Москве и Санкт-Петербурге.

В 1998 году 20 мая Bluetooth принимают официально и создаётся альянс из компания Nokia, Ericsson, Toshiba, IBM и Intel.

Название Bluetooth исходит к королю Дании Харальду Блетанду, сумевшему в 10 веке объединить Данию с Норвегией. Устройства Bluetooth – это радиопередатчики, связь между ними осуществляется на радиочастоте 2,4 Гц в нелицензированном диапазоне ISM на расстоянии от 10 м.

Скорость передачи данных – до 723.2 кб/с. Во Франции Bluetooth используется на другой частоте. В то же время был создан первый смартфон – Qualcomm pdQ-800 (объём памяти 2 Мб, совместим с CDMA 1900 и аналоговым CDMA 800, чёрно-белый 2 битный экран).

В 2000 году Samsung отличилась первым в мире телефоном с возможностью проигрывания MP3 – это Samsung Uproar (стандарты CDMA 1900 и AMPS 800, встроенная флэш-память на 64 Мб).

В 2001 году в США появились в продаже одноразовые бумажные мобильники, подобную идею одноразовых телефонов подхватил и Китай и другие страны Азии. Их стоимость должны была составлять от 5 до 10 долларов. Однако, такие сотовые не снискали популярности, основное их предназначение было выручать туристов (не нужно было переподключаться, а всего лишь заплатить символическую сумму) и тех, у кого в нужный момент сели аккумуляторы.

В это же время в широкую продажу поступают гарнитуры Bluetooth.

Первые мобильные вирусы появились на рубеже нового тысячелетия. Первенец был испанского происхождения и назывался Timofonica. Червь через заражённые компьютеры рассылал через Интернет SMS на номера сотовых и отправлял себя по записной книжке e-mail.

И, снова, в 2001 году, Samsung метко бьёт в цель и выпускает телефон-раскладушку Samsung SGH-A400, предназначенный исключительно для женщин. С этого момента индустрия и клиенты признают, что телефон становится не в последнюю очередь модным аксессуаром.

2002 год отмечен появлением первого видеофона – Nokia 3650 (GSM, ОС – J2ME, разрешение передаваемого видео – 640×480) и телефона со встроенным модулем спутниковой системы местонахождения – GPS Kyocera 7135 Smartphone. Через год на прилавки вышла модель с интернет-браузером, это была модель Sony Ericsson T616.

Стандарты мобильной сотовой связи 3-го поколения 3g.

Цифровые системы третьего поколения основаны на методе множественного доступа с кодовым разделением каналов CDMA. Первый стандарт 3G был разработан в 1992-1993 годах в США и назывался IS-95 (диапазон 800 МГц). Он начал применяться с 1995-1996 годов в Гонконге, США, Южной Корее. А в США начала использоваться и версия этого стандарта для диапазона 1900 МГц.

В то же время был разработан стандарт UMTS, получивший наибольшее распространение в странах Европы и СНГ. Основой этого стандарта стала технология W-CDMA, являющаяся одним из вариантов CDMA. В зависимости от поддержки телефоном сетей UMTS, а также в случае нахождения в зоне покрытия этой сети, связь может обеспечиваться либо посредством GSM, либо посредством UMTS.

Из семейства 3G-стандартов связи наиболее широко распространенный в Европе UMTS использует частотный диапазон 2100 МГц. Для полноценной работы системы требуется несколько полос частот (МГц):

1900-1980.2022-2025.2110-2170.2500-2570.2620-2690.

Таковы особенности стандарта, обеспечивающего высокоскоростной обмен данными.

Стандарты мобильной сотовой связи 4-го поколения 4g.

Наиболее часто упоминаемые технологии поколения 4G и претендующие на них это LTE, Mobile WiMAX, HSPA . Наиболее популярны сети WiMAX и LTE. Первую в мире сеть LTE в Стокгольме и Осло запустил альянс TeliaSonera/Ericsson в 2008 году. Расчетное значение максимальной скорости передачи данных к абоненту составляло 382 Мбит/с, 86 Мбит/с от абонента.

Стандарт WiMAX не все относят к 4G. Он не интегрирован с сетями предыдущих поколений, таких как 3G и 2G. А также из-за того, что в сети WiMAX сами операторы не предоставляют традиционные услуги связи. Такие как голосовые звонки и SMS, хотя и пользование ими возможно при использовании различных VoIP сервисов. Международный союз электросвязи разрешил сетям HSPA называться 4G, так как они обеспечивают соответствующие скорости.

Как и для UMTS, сложилась похожая ситуация с рабочими диапазонами для систем широкополосного доступа вроде Wi-Fi и WiMax. Они используют частоты 2,2-6,5 ГГц. Диапазоны 3400-3500 МГц и 5650-5725 МГц уже открыты при условии соблюдения электромагнитной совместимости с уже существующими системами.

На практике это обозначает ограничение мощности передатчика, а значит, и площади покрытия для одной базовой станции. А вот для диапазонов 2300-2400 МГц, 2500-2570 МГц, 2620-2690 МГц, 3500-3600 МГц, 3600-3800 МГц, 5470-5650 МГц, 5725-6425 МГц также необходима конверсия.

Цифровые системы сотовой связи

Перечисленные недостатки обусловили появление цифровых ССС. Переход к цифровым системам также стимулировался широким внедрением цифровой техники в отрасль связи и в значительной степени был обеспечен разработкой низкоскоростных методов.

Переход к цифровым системам натолкнулся на некоторые трудности. В США аналоговый стандарт AMPS получил столь широкое распространение, что прямая замена его цифровым стандартом оказалась практически невозможной. Выход был найден в разработке двухрежимной аналого-цифровой системы, позволяющей совмещать работу аналоговой и цифровой систем в одном и том же диапазоне.

Разработанный стандарт получил наименование D-AMPS, или IS-54 (IS – сокращение от Interim Standard, т.е. «промежуточный стандарт»). В Европе ситуация осложнялась наличием множества несовместимых аналоговых систем. Здесь выходом оказалась разработка единого общеевропейского стандарта GSM (GSM-900 – диапазон 900 МГц).

Стандарт D-AMPS дополнительно усовершенствовался за счет введения нового типа каналов управления (КУ). Цифровая версия IS-54 сохранила структуру КУ аналогового AMPS, что ограничивало возможности системы. Новые чисто цифровые КУ были введены в версии IS-136.

При этом была сохранена совместимость с AMPS и IS-54, но повышена емкость КУ и расширены функциональные возможности системы. Позже было принято решение обозначать этот стандарт GSM-1800. В США диапазон 1800 МГц оказался занят другими пользователями, но была найдена возможность выделить полосу частот в диапазоне 1900 МГц, которая получила в Америке название диапазона систем персональной связи (PCS – Personal Communications Systems), в отличие от диапазона 800 МГц, за которым сохранено название сотового (cellular).

Цифровые системы второго поколения основаны на методе множественного доступа с временным разделением каналов (Time Division Multiple Access – TDMA). Однако уже в 1992 – 1993 гг. в США был разработан стандарт ССС на основе метода множественного доступа с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access – CDMA)

Основные цифровые стандарты ССС приведены в таблице 6.3:

Таблица 6.3. Основные цифровые стандарты сотовой связи

Цифровые ССПС по сравнению с аналоговыми системами предоставляют абонентам больший набор услуг и обеспечивают повышенное качество связи, а также взаимодействие с цифровыми сетями ISDN и пакетной передачи данных (PDN).

Характеристики цифровых стандартов представлены в таблице 6.4.

Таблица 6.4. Сравнительные характеристики цифровых стандартов

Заключение

На сегодняшний день в России услугами сотовой связи пользуются около 102 440 000 человек. Развитие новых сетей идёт полным ходом, начинают использоваться и внедряться прогрессивные стандарты и спецификации третьего поколения. Компания NTT DoCoMo в этом году совместно с МТС ввела в нашей стране услугу i-mode, которая позволяет активно пользоваться Интернетом.

I-mode очень популярен в Японии.

Не так давно, NTT DoCoMo продемонстрировала работу экспериментальной сети четвёртого поколения, сотовые телефоны будущего смогут передавать данные на скорости до 1 ГБ/c.

Самыми популярными операторами связи в РФ являются МТС и Билайн, идущие вровень, следом за ним стоит Мегафон.

Количество пользователей МТС составляет 35,7 миллионов, в стройных рядах БиЛайна находятся 35,3 млн., а к Мегафону примкнуло 19,1 млн.

На мировом уровне сейчас используется около 2 миллиардов единиц мобильных телефонов. Из них больше двух третей подключены к стандарту GSM.

Вторым по популярности идёт CDMA, остальные же представляют специфические стандарты, применяемые в основном в Азии. Сейчас в развитых странах сложилась ситуация «пресыщения», когда спрос перестаёт расти. Поэтому, основные надежды производители сейчас направляют на развивающиеся страны – это Индия, Китай, страны Африки, бывшего СССР и т.д.

Вот такая вот история.