Что такое мобильные сети 1G, 2G, 3G…?

Каждый день мы видим и слышим рекламу мобильных операторов о 3G. А вот что это такое и что означает эта цифра и буква, знают не все. Сегодня 3G в основном ассоциируется с мобильным интернетом. Но на самом деле всё совсем не так уж просто.

Что такое мобильная сеть?

Мобильная сеть – это сеть стационарных радиостанций, которые обеспечивают двухстороннюю ра¬диосвязь с абонентом в зоне своего действия. Каждая базовая станция обслуживает небольшую площадь, которая своей формой напоминает пчелиную соту. Отсюда и произошло название «сотовая связь». В целом, несколько таких станций охватывают довольно большую территорию, тем самым позволяя абоненту оставаться на связи, даже когда он передвигается.

Что значит «G»?

G – это английская заглавная буква G, и означает она Generation, что переводится как «поколение». Следовательно, все мобильные сети делятся на разные поколения.
Сегодня мы предлагаем поближе познакомиться с историей развития мобильных сетей.

1G

Принято считать, что история первого поколения началась примерно в 80-х годах. Хотя официальной датой можно назвать 3 апреля 1973 года. В этот день Мартин Купер – глава подразделения мобильной связи компании Motorola - позвонил начальнику исследовательского отдела AT&T Bell Labs Джоэлю Энгелю. Первый звонок был совершен просто на улице в Нью-Йорке, среди оживленной толпы и движущихся машин. Следовательно, пионерами в мобильной индустрии стали компании Motorola и AT&T Bell Labs.

В то время основными стандартами связи были:

• AMPS (Advanced Mobile Phone Service) в США, Канаде, Центральной и Южной Америке, Австралии.
• TACS (Total Access Communications System – тотальная система доступа к связи) в Англии, Италии, Испании, Австрии, Ирландии, Японии.
• NMT (Nordic Mobile Telephone – краще нордический мобильный телефон) – это так называемый «скандинавский стандарт», который использовался не только в странах Скандинавии, но и в ряде других стран.
• С-450 для Германии и Португалии.
• RTMS (Radio Telephone Mobile System радиотелефонная мобильная система) в Италии.
• Radiocom 2000 во Франции.

В то время назвать связь мобильной, в принципе, было нельзя. Первые стандарты мобильной связи были аналоговыми. Вышеперечисленные стандарты использовались только для голосовой передачи данных. В то время уже существовали модемы, но беспроводная связь сильно подвергалась шумам и искажалась, а скорость передачи данных была очень низкой, а сама услуга довольно дорогой.

Существующую на то время аналоговую связь также нельзя было назвать качественной. У нее было множество недостатков, но основной минус – это прослушивание разговоров другими абонентами. Наверняка, вы не раз во время разговора по домашнему стационарному телефону могли слышать, как параллельно с вами говорит еще кто-то. Также часто пропадал сигнал. А что уж говорить о том, как тяжело было дозвониться в другие страны.

Фактически у каждой страны была собственная система, несовместимая с системами и оборудованием других стран. Так возникла необходимость создать общую систему с высокой пропускной способностью и широкой зоной покрытия. Задача стояла так: входящий вызов должен направляться на конкретный телефон, независимо от местонахождения абонента.

2G и 2,5 G

В 1982 году европейская конференция почтовых и телекоммуникационных ведомств (CEPT – от англ. Conference of European Post and Telecommunications) сформировала специальную группу для изучения и разработки наземной системы беспроводной связи общего применения GSM (франц. Groupe Spécial Mobile). Так на свет появилось второе поколение – 2G. В 1989 году обязанности CEPT взял на себя Европейский институт стандартов в телекоммуникации (ETSI – от англ. European Telecommunications Standards Institute). Сначала GSM работала только для стран, которые входили в ETSI. Но со временем GSM реализовали и другие регионы, например, Восточная Европа, Азия, Африка, Средний Восток. С этого времени понятие GSM уже расшифровывалось как Global Special Mobile.

Уже в 1991 году появились первые сети 2G. Это был так называемый цифровой бум. Основным отличием между 1G и 2G стал цифровой способ передачи данных. Все телефонные разговоры были зашифрованы с помощью цифрового кода. Также на свет появилась всеми любимая услуга SMS (англ. Short Message Service).

В это же время США и Европа решили пойти разными путями. В Европе создали единый стандарт – GSM, а в США практически все сети были построены на стандарте D-AMPS (Digital AMPS – цифровой AMPS). Но спустя некоторое время в США также появилась американская версия GSM – стандарт GSM1900.

С появлением и развитием Интернета специально для мобильных сетей был разработан протокол WAP (англ. Wireless Application Protocol – беспроводной протокол передачи данных). Этот протокол позволял осуществлять беспроводной доступ в Интернет прямо с мобильных устройств.

В то время главным преимуществом 2G считалась безопасность связи. Ведь все звонки уже были зашифрованы. Прослушать чужой звонок или же вклинится в чужой разговор, фактически было невозможно.

С каждым годом росла потребность в доступе к Интернету через телефон. Это стало импульсом для создания нового поколения. 2,5G – это мостик между 2G и 3G. С появлением 2,5G к стандартам мобильной связи добавилась возможность передачи пакетных данных – GPRS (англ. General Packet Radio Service – пакетная радиосвязь общего пользования). Для сетей GSM использовалась технология EDGE (англ. Enhanced Data-rates for GSM Evolution – повышенная скорость передачи для развития GSM).

Пакетная передача данных позволила увеличить скорость передачи информации во время работы мобильного устройства с Интернетом от 9,6 кбит/с до 384 кбит/с.

Технологии GPRS и EDGE уже невозможно было назвать 2G, поскольку они были намного быстрее второго поколения, но в то же время не дотягивали до третьего. Довольно часто GPRS называли поколением 2,5G, а EDGE – 2,75G.

3G

Наконец-то мы добрались до всем хорошо известного и разрекламированного 3G. Основная разница между 2G и 3G состоит в том, что количество частот в 3G позволяет задействовать одновременно пакетную передачу цифровых данных и канальное подключение. Впрочем, 3G не есть чем-то сверхновым. Об этой технологии известно уже давно, но до середины 80-х годов она была засекреченной, и использовали ее только военные и спецслужбы.

3G объединяет в себе три стандарты цифровой беспроводной связи – FOMA, UMTS и CDMA2000.

FOMA используется в Японии, CDMA2000 - в США. А UMTS – это стандарт, который создали для перехода с GSM.

Для 3G существуют четко прописанные требования к скорости обмена информацией:

• 2048 кбит/с – для неподвижных абонентов;
• 384 кбит/с – для абонентов, движущихся со скоростью не более 3 км/ч;
• 144 кбит/с – для абонентов, движущихся со скоростью не более 120 км/ч.

Список этих требований был утвержден Международным союзом электросвязи.

UMTS позволяет передавать данные со скоростью 42 Мбит/с благодаря протоколу HSDPA+. Такой канал помогает сократить время ожидания при открытии страниц или скачивании файлов. Размера этого канала достаточно для того, чтобы осуществлять голосовые и видеозвонки через Интернет, а также смотреть видеозаписи и пользоваться другими мультимедийными сервисами, при этом двигаясь со скоростью самолета. Казалось бы, такая скорость вполне могла б относиться к 4G, но Международный союз электросвязи сертифицировал совсем другие требование к 4G.

4G

Первым и основным требованием к четвертому поколению стала скорость передачи данных. Еще в 2008 году для 4G были установлены требования к скорости передачи данных:

• 100 Мбит/с – для высокоподвижных абонентов (поезд или автомобиль);
• 1 Гбит/с – для абонентов с небольшой подвижностью (пешеход).

В отличие от своего предшественника, сети четвертого поколения не используют канал для передачи голоса, а работают только с цифровыми данными. Это значит, что звонки перейдут в формат VoIP, что в будущем может привести к отмиранию классической сотовой связи в пользу интернет-телефонии.

На данный момент семейство 4G состоит из двух стандартов – WiMAX и LTE. WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access – всемирная совместимость для микроволнового доступа) – это эволюционирующий Wi-Fi с большой площадью покрытия. LTE (англ. Long Term Evolution – долгосрочное развитие) – это очередной виток в эволюции GSM.

Сначала вышеупомянутые сети нельзя было назвать полностью соответствующими стандартам 4G, поскольку их скорость была значительно меньше 1 Гбит/с. Но со временем их усовершенствовали, и в 2010 году Международный союз электросвязи официально признал соответствиетребованиям IMT-Advanced двух технологий:

• LTE-Advanced
• WirelessMAN-Advanced

Вполне возможно, что уже совсем скоро 4G заменит проводной интернет. Ведь установить одну базовую станцию LTE намного проще, чем прокладывать паутину из кабелей.

5G

5G пока находится в процессе разработки.
Но есть уже первые достижения. В конце октября 2015 года южнокорейская компания SK Telecom заявила о намерении стать первым провайдером 5G. SK Telecom удалось передать данные со скоростью 19,1 Гбит/с, что в несколько раз быстрее существующего 4G.

Первой испытать 5G и представить его коммерческий вариант собирается американская компания Verizon.
Оператор рассчитывает предоставить скорость в 30-50 раз выше, чем у LTE, которая сейчас доступная в США.
Австралийская компания Telstra также планирует выйти на рынок пятого поколения в 2020 году.
Использовать сети пятого поколения планируется в мегаполисах или на специальных производствах.

Существует мнение, что со временем телевидение также перейдет на мобильные сети. Например, пользователь сможет смотреть онлайн 3D-фильмы высокого качества.

Ну а в Украине пока длится эра 3G. Вполне вероятно, что вскоре мы вступим в новое поколение мобильной связи, но для этого еще придется упорно трудиться как минимум несколько лет. Переход на новое поколение требует немалых затрат, установки новых станций, а также замены наших любимых мобильных устройств на те, которые смогут поддерживать 4G. Поэтому пока пользуемся и наслаждаемся сетями третьего поколения.