Все-симки.ру Будущее: пятое поколение, шестое поколение
В настоящее время официальная нумерация поколений от МСЭ заканчивается на цифре 4, но многие компании уже ведут разработку пятого и шестых поколений сотовых сетей. Одним из лидеров в этой разработке выступает компания Huawei, которая предсказывает принятие стандартов 5G в 2022–2020 годах, а стандартов 6G — к 2025 году.
Последние полевые испытания компанией Huawei показали, что при имеющийся в сетях 4G инфраструктуре после внедрения 5G скорость сможет достигать 3,6 Гбит/с. Максимальная скорость передачи данных в сетях 5G должна составить 20 Гбит/с, но таких возможностей в первые годы внедрения стандарта мы, скорее всего, не увидим.
Между тем, многие сейчас считают подобные скорости избыточными и вполне довольны существующими сетями LTE. А как считаете вы, понадобится ли в ближайшем будущем передавать данные на скорости в несколько гигабит в секунду, или существующих возможностей LTE и LTE-A хватит ещё надолго?
Автор текста: Владимир Терехов
Второе поколение: цифровые сети d-amps
Первым стандартом второго поколения и первым цифровым стандартом в России стал D-AMPS. Он базировался на аналоговом AMPS и использовал тот же диапазон частот. Телефоны нового стандарта продолжали работать и в AMPS, но без доступа к цифровым услугам связи, в первую очередь, к SMS.
Именно в эпоху D-AMPS появился первый операторский телефон. Это была модель Philips AEON, которую в 1999 году начал продавать оператор «Би Лайн GSM» (впоследствии сменивший название на «Билайн») вместе с первым тарифом некогда популярной линейки «БИ ».
1999 год запомнился ещё и значительным снижением цен на звонки. Если раньше средняя стоимость минуты составляла около 50 центов, то в 1999‑м — уже 15 центов. Чуть ранее, в 1998 году, операторы начали отказываться от взимания платы за входящие вызовы: первым это сделала «Московская сотовая связь», а годом позже — МТС и «Би Лайн GSM».
Последняя сеть D-AMPS в России была отключена калининградским оператором «Связьинформ» 1 октября 2022 года.
Запоздавший конкурент: cdma
С 2003 года параллельно с GSM в России развивалась и другая технология связи — CDMA. Внедряли её операторы «Дельта телеком», «Сонет» и «Московская сотовая связь», ранее работавшие по стандарту NMT. Ими была основана компания «Скай Линк», которая и стала предоставлять услуги по стандарту CDMA.
Однако уже в скором времени после создания, «Скай Линк» стал продавать телефон Ubiquam U-100, который стал первым устройством в линейке компании с поддержкой R-UIM карт. Это дало абонентам, использующим CDMA, сразу две новых возможности. Первая — возможность быстрой смены оператора.
Вторая, которая могла быть даже более важной, — возможность роуминга, в том числе «пластикового». До этого, из-за малой распространённости в мире CDMA-сетей на частоте 450 МГц, которую использовал «Скай Линк», выезжающий за пределы страны абонент рисковал остаться без связи.
Между вторым и третьим поколением: gprs и ev-do
Переходом от второго к третьему поколению стал стандарт 2.5G. Годом его рождения принято считать 2001‑й, когда появился GPRS — первый массовый протокол соединения с Интернетом. Первым среди операторов такую услугу стал предоставлять «Би Лайн GSM», у других GPRS появился годом-двумя позже.
Задержка была обусловлена малой заинтересованностью пользователей новой технологией, а также отсутствием достаточного количества мобильных телефонов с поддержкой GPRS. К 2003 году стоимость мегабайта медленного мобильного трафика могла достигать $2.
Скорость передачи данных по GPRS даже в идеальных условиях составляет 170 кбит/с, а в реальности всегда была намного меньше. Решить эту проблему была призвана технология EDGE, которая начала внедряться операторами «большой тройки» в конце 2004 года. У EDGE теоретический максимум скорости был почти в три раза выше — 474 кбит/с.
Помимо появления новых технологий, в переходный период от второго к третьему поколению произошли и другие важные события. В 2002 году мобильные телефоны в нашей стране впервые стали популярнее стационарных, а всего через четыре года, в 2006 году, проникновение мобильной связи достигло 100%.
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.
Первое поколение: аналоговая связь nmt-450 и amps
Первым советским, а затем и российским оператором сотовой связи стал Дельта Телеком, который не дотянул до своего двадцатипятилетнего юбилея всего год — в 2022 году он был присоединён к Теле2. Оператор предоставлял связь по аналоговому стандарту NMT-450 в диапазоне частот 453–468 МГц.
Подключение к нему стоило внушительных даже по нынешним временам денег — $5000, причём почти $2000 из них составляла цена телефона Nokia Mobira MD59-NB2. Минута любого звонка стоила один доллар. SIM-карт в то время не существовало, поэтому смена оператора связи была возможна только через перепрограммирование телефона.
В 1994 году, в России появился американский стандарт AMPS, работавший на частотах 825–890 МГц. Как и NMT, AMPS был аналоговой технологией, но предлагал более высокую ёмкость сетей, что было важно в условиях растущего числа абонентов. Кроме того, AMPS был лучше защищён от помех.
Разрешение на ношение телефона
До первой половины 2000 года любой желающий не мог просто так пользоваться мобильным телефоном: требовалось специальное разрешение от Госсвязьнадзора. Стоимость разрешения составляла всего $4, что не так уж много по сравнению с ценами на аппараты того времени, однако за его отсутствие могли оштрафовать на внушительную сумму от 15 до 70 минимальных зарплат.
Небольшую бумажку необходимо было всегда носить с собой и предъявлять по требованию милиционеров. Даже если вы забыли разрешение дома, штрафа было не избежать. Интересно, что этот феномен существовал только в России: ни в других странах СНГ, ни в странах Европы подобные разрешения не требовались.
Сегодняшний день: 1,7 sim на человека
За почти четверть века истории сотовой связи цены на неё в долларовом выражении непрерывно падали. Если в 1999 году средняя стоимость минуты разговора составляла около 15 центов, то в 2022 году уже около пяти центов, а к 2022 году упала почти до цента. Это делает российскую сотовую связь самой дешёвой в Европе и одной из самых дешёвых в мире.
По данным исследовательского агентства AC&M, во втором квартале 2022 года общее количество активных SIM-карт в России составляет 251,6 миллионов — это без малого две «симки» на россиянина, включая стариков и младенцев! А вот как распределяются эти абоненты между операторами:
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.
Третье поколение: umts, wcdma и ev-do
Для тех, кто использовал мобильный телефон только для голосовых звонков и SMS, приход третьего поколения не изменил ничего: сотовые операторы продолжали поддержку предыдущих технологий связи. А вот для пользователей мобильного интернета появление UMTS (она же 3G) стало эпохальным событием.
Технология передачи данных в сетях UMTS под названием WCDMA теоретически позволяет достигнуть скорости 2 Мбит/с. И даже значительно меньшие реальные скорости позволяли сёрфить практически без тормозов, скачивать музыку, а если повезёт, то и видео. Чаще всего (но не всегда), именно подключение к сети UMTS с использованием WCDMA смартфоны обозначают как 3G в строке состояния.
Три с половиной поколения сотовой связи история развития мобильных телефонов
В конце 2006 года во всем мире начнут внедряться несколько новых стандартов сотовой связи. Слова “Damps” и “GSM”, которыми нас еще недавно пугали рекламы отечественных сотовых операторов, очевидно, станут историей. И на их место придут трудновыговариваемые аббревиатуры “CDMA2000”, 1xEV-DO или HSDPA. Основное их отличие от предшественников – это скорость передачи данных. Какой из этих стандартов выберут отечественные операторы, и что это принесет обычным потребителям? Ведь сегодня Россия не отстает от остального мира по темпами “мобилизации” населения и, пожалуй, уже ни один современный человек не может обойтись без сотового телефона.
Уже на протяжении нескольких лет сотовый телефон – больше чем телефон. Мобильные эволюционируют в смартфоны, они умеют работать с документами, делать фотографии, записывать и воспроизводить видео- и аудиофайлы, хранить данные, выходить в интернет и выполнять функции модема и факса. Это не говоря уже о функциях органайзера, калькулятора и, разумеется, часов. И мало кто задумывается, что телефон когда-то существовал лишь как средство голосового общения.
Эпоха сотовых телефонов началась в 80-х годах прошлого столетия. Сам термин “сотовая связь” обязан своим названием принципу работы системы связи: сигнал поступает от передатчиков, так называемых “сот”, и протоколы связи автоматически перенаправляют сигнал к телефону при его переходе из зоны одной “соты” в другую. Первые сотовые телефоны были гораздо больше современных. Сначала это были громоздкие аппараты, которые встраивали в автомобили. Затем габариты сотового телефона были уменьшены до размеров небольшого чемодана, и, наконец, компания Motorola представила первую модель сотового, которая умещалась в ладони.
За счет дешевизны и быстроты установки сети сотовая связь быстро приобретала популярность во всем мире. В 1980 году в Норвегии была запущена первая сотовая сеть, а уже через год в большинстве Скандинавских стран и Саудовской Аравии функционировали сети с поддержкой международного роуминга.
Первые стандарты связи были аналоговыми и поддерживали только голосовую связь. Эти стандарты – NMT, AMPS, TACS, RTMI, C-Netz и Radiocom 2000 – называются сотовыми сетями первого поколения (1G).
Основным отличием второго поколения (2G) от первого стал переход от аналогового формата к цифровому. Несмотря на то, что 2G все еще не позволяли передавать большие объемы информации (такие как сообщения электронной почты, музыка или изображения) новый стандарт позволил значительно улучшить качество связи, так как цифровой сигнал менее подвержен искажениям, чем аналоговый, а также дал возможность операторам предоставить такие услуги, как конференц-связь и передача текстовых сообщений. В Европе основным стандартом сотовых сетей стал GSM. Однако прогресс не стоит на месте – так же как и потребности человека. И настоящее время произошел переход от сетей 2G к сетям 2,5G. Усовершенствованное второе поколение позволяет производить обмен информацией, то есть, кроме текстовых сообщений, мы можем обмениваться mms-сообщениями величиной 100 килобайт или скачивать мелодии на телефон. Проще говоря, сетям 2,5G мы обязаны появлению смартфонов.
Но ничто не стоит на месте, и многие компании-производители сотовых телефонов и компьютеров объявили о переходе на сотовые стандарты нового поколения. На четвертый квартал 2006 года в США, Азии и Европе намечен запуск сетей третьего поколения, или 3G. Сети третьего поколения созданы как для голосовой связи, так и для передачи информации, такой как обмен файлами, отправка электронной почты или mms, а также поддержки интернета. Главное отличие от сетей предыдущих поколений – это скорость. Современные сети 3G обладают скоростью передачи данных до 3 Мб/c. Первой страной, на территории которой 3G получил широкое распространение, стала Япония. В 2005 году около 40 процентов абонентов сотовых сетей пользовались сетями 3G, и окончательный переход на сети третьего поколения планируется там в 2006 году.
Беспроводные сети третьего поколения ориентированы прежде всего не на голосовую связь, а на передачу информации, а также на интеграцию беспроводной связи. Главная цель внедрения этих сетей – облегчение передачи информации между различными устройствами – от КПК и ноутбуков до плееров и мобильных телефонов. Несмотря на то, что стандарт 3G должен был стать единым унифицированным мировым стандартом связи, на деле сети третьего поколения были разделены на несколько типов.
Стандарт UMTS (Universal Mobile Telephone System), основанный на технологии W-CDMA – технология, применяемая в странах, использующих стандарт GSM (Европа). Это разработка компании 3GPP, создавшей GSM, GRPS и EDGE. FOMA, запущенный японской компанией NTT DoCoMo в 2001 году и считающийся первым коммерческим 3G-сервисом, также базируется на технологии W-CDMA, однако пока несовместим с UMTS (ведутся работы по настройке совместной работы стандартов). CDMA 2000 – стандарт, базирующийся на 2G CDMA, распространен в странах не-GSM стандарта, таких как США, Япония и Корея.
Новейшей разработкой в области сотовых сетей третьего поколения является созданный японской компанией NTT DoCoMo стандарт HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access), получивший классификацию 3,5G. Новая технология позволяет достичь скорости обмена данных до 14 мегабит в секунду, что в несколько раз превышает скорость предшествующих ему протоколов связи. Несмотря на технологическое превосходство HSDPA над другими стандартами, пока неясно, станет ли он тем самым единым протоколом, который объединит мировые сотовые сети. Хотя косвенные доказательства этого уже есть – крупнейшие компании – производители мобильных телефонов анонсировали скорый выпуск телефонов, поддерживающих стандарт HSDPA. Также о поддержке этого стандарта заявила компания Dell, которая планирует выпустить серию ноутбуков c HSDPA уже в конце 2006 года. Стоит отметить, что несмотря на поддержку многих производителей, эксперты не уверены, что HSDPA получит широкое распространение в текущем году.
Сегодня основные разработки в сфере сотовой связи ведутся в области беспроводного интернета и передачи больших объемов информации. Станет ли формат 3,5G распространен в 2006 году, покажет время. Уже сейчас известно, что в разработке находится технология 4G, которая позволит достичь скорости передачи данных в 100 мегабит в секунду.
Четвёртое поколение: lte-a
Первым стандартом, полностью удовлетворившим требованиям МСЭ для сотовых сетей 4G, стал LTE-Advanced, название которого обычно сокращается до LTE-A. Первым оператором, запустившим сети LTE-A в России, стала всё та же Yota — это произошло ещё в 2022 году.
И только два года спустя, сети LTE-A появились и у операторов «большой тройки». По заявлениям самих операторов, максимальная скорость при использовании 4G у «Мегафон» составляет 300 Мбит/с, у «Билайн» — 115 Мбит/с, а у МТС — 187 Мбит/с. Из-за того, что сетями 4G операторы называли ещё LTE, для LTE-A компании стали использовать обозначение 4G , хотя именно LTE-A и есть первый настоящий 4G.
Пока что сети LTE-A в России доступны только в некоторых крупных городах, но продолжают активно развиваться. Первым смартфоном с поддержкой LTE-A стала специальная версия Samsung Galaxy S4 для Южной Кореи, выпущенная в 2022 году. В настоящее время в таких сетях умеет работать большинство флагманских моделей различных компаний.
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.
