История развития мобильной телефонии

Говоря о поколениях мобильной связи, необходимо упомянуть о том, что было до возникновения мобильности, как таковой. Была телефонная розетка на стене, которая была соединена проводами с распределительным шкафом, который, в свою очередь, был подключен магистральными кабелями в коммутатор оператора услуг связи. Возможность перемещения в пространстве при подобном способе подключения к оператору определялась функциональными особенностями абонентского оборудования в части удаления трубки от некоторой базы, которая включалась в вышеописанную розетку.

Включение в сеть посредством фиксированной, расположенной в конкретном месте, точки являет собой основной признак фиксированных сетей.

Возросшая потребность пользователей находиться на связи не только в некоторой окрестности точки доступа (телефонной розетки), но и на много большей территории привела к тому, что была реализована технология сотовой связи. При этом подключение абонента в сеть и потребление услуг происходит не посредством включения абонентского устройства в телефонную розетку, а путем взаимодействия данного устройства с радиосетью оператора. Данная сеть организуется посредством базовых станций, объединенных в единую сеть и обеспечивающих зону радиопокрытия оператора связи.

1G Аналоговые системы

1G - первое поколение мобильных телекоммуникаций, устройства, относящихся к этому поколению были аналоговыми и изначально предназначались только для передачи голоса. Первые сотовые телефоны были величиной с небольшой чемоданчик и устанавливались в автомобили. Затем появились «трубки-кирпичи», которые уже можно было носить с собой, но их размеры и вес доставляли множество неудобств. Переход на «цифру» произошел постепенно: вначале телефоны объединяли оба способа связи, далее практически полностью были заменены цифровыми.

Недостаток первого поколения мобильной связи сигнал в эфире передавался в аналоговом виде. Это приводило к низкой емкости систем, а так же к невысокому качеству передачи голоса.

2G Цифровые системы

2G передает оцифрованный звук, что увеличивает надежность связи и повышает скорость передачи до 14,4 Кбит/сек., позволяя обмениваться небольшими текстовыми «пакетами» — SMS.

Еще в начале 60-х годов прошлого века инженер Пол Баран предложил американским военным оцифровывать передаваемую информацию для сохранности ее первоначального вида. Министерство обороны идею проигнорировало, но за нее ухватились гражданские компании.

Применение на мобильных сетях технологии оцифровки сигнала в эфире, а, следовательно, возникновение цифровых мобильных сетей и цифровой мобильной связи позволило значительно увеличить емкость системы, а так же значительно улучшило качество голосовой связи.

2,5G Высокая скорость передачи данных

Поколение мобильной связи 2,5G – переходный этап.

Предпосылкой возникновения данного поколения явилась потребность в большем ресурсе для передачи данных.

Для более полного понимания решения, примененного для увеличения пропускной способности передачи данных необходимо дать четкое понятие термину "остаточный ресурс". Рассмотрим это понятие на примере c комнатой и парами людей. Для того, чтобы все пары людей (голосовые вызовы) разместились вдоль стены (а несущей), заполнение данной комнаты обязательно должно контролироваться таким образом, чтобы вдоль стены неизменно оставалось место для новых пар (свободные каналы). В случае, когда абонент желает произвести звонок, а на несущей нет свободных каналов, система сообщит ему, что "сеть перегружена" или "Вызов не выполнен". Некоторое количество каналов на несущей, которое в данный момент не занято абонентами, называется остаточным ресурсом. Каждый оператор связи строит свою сеть таким образом, чтобы остаточный ресурс обязательно присутствовал для обеспечения голосовой связью всех желающих на случай резкого увеличения количества звонящих (например на Новый Год и проч.).

Основной идеей поколения 2,5G является предоставление пользователю пакетной передачи данных дополнительных каналов из остаточного ресурса. При этом в начале сессии пакетной передачи данных абоненту назначается все тот же, определенный поколением 2G базовый канал 9,6 килобит/сек.

По мере того, как система фиксирует полное потребление выделенного ресурса, абоненту назначаются дополнительные каналы до тех пор, пока не будет исчерпан остаточный ресурс, или пока данным абонентом не будет достигнута пропускная способность 153 килобита/сек. При этом, как только в данном секторе появится абонент, устанавливающий голосовое соединение, система отберет один из дополнительных каналов у абонента пакетной передачи данных и выделит его голосовому абоненту. Таким образом, голосовые соединения имеют приоритет по получению ресурса сети.

Ввиду того, что абонентская база оператора, как правило, растет быстрее, чем наращивается ресурс базовых станций, остаточный ресурс имеет тенденцию к непрерывному уменьшению. В свою очередь пропускная способность в части пакетной передачи данных на одного абонента неуклонно сокращается, что приводит к недовольству абонентов.

Из-за такого рода особенностей распределения ресурса в эфире сети, построенные на технологиях поколения 2,5G (GPRS,EDGE для GSM, CDMA2000 1x), не могут обеспечить достаточной пропускной способности для применения мультимедийных приложений (Мобильное телевидение, видео по запросу и т.п.)

3G Мультимедийные сети

3G – высокоскоростная передача данных, мультимедийные приложения
Основной идеей третьего поколения мобильной связи является организация такого распределения голоса и данных в эфире, при котором увеличение голосовой нагрузки никак не повлияет на скорость передачи данных. Это решение заключается в принципиальном разделении по разным несущим голоса и данных.
Для сетей CDMA стандартом третьего поколения в настоящее время принят
EVDO (EVolution Data Only), для GSM – UMTS.
Для внедрения сети с технологией EVDO используется нескольких несущих.

4G Гибридные сети

Больше «G» высокоскоростных и разных...

И это еще не все. Уже разрабатываются оборудование и стандарты для следующих поколений сотовой связи. К 3,5G условно относят системы со скоростью передачи информации до 10 Мбит/сек. В основу 4G, вероятнее всего, ляжет технология OFDM, которая при максимальном использовании частотного диапазона позволит передавать данные со скоростями более 100 Мбит/сек.

Именно OFDM лежит в основе самого прогрессивного стандарта Wi-Fi — 802.11а.

4G интересно тем, кто работает с огромными объемами информации, например, базами данных или графикой.

Сотовая связь придет к тому, что одновременно будут сосуществовать сети нескольких поколений, расширяя для нас, абонентов, выбор способа общения на расстоянии.

В Японии NTT DoCoMo продемонстрировала способность сотовых телефонов сетей четвертого поколения (4G) передавать данные с очень высокой скоростью — диск формата DVD можно загрузить менее чем за 1 минуту!

Назад