Стандарты мобильного интернета доклад

Обновлено: 04.07.2024

Идея создания беспроводной сети мобильной связи появилась более ста лет назад. Активная деятельность в этом направлении велась на Западе, но СССР не отставал от своих "коллег по цеху". Однако несмотря на многолетние разработки первая вариация сотового телефона появилась только в начале 70-х годов, когда в США был создан первый сотовый телефон, выпущенный компанией Motorola.

На сегодняшний день практически у каждого жителя планеты есть мобильные устройства, работающие на основе беспроводной связи. Только за последние сорок лет сменилось четыре поколения сотовой связи, сегодня активно развивается пятое (новейшее) поколение 5G, внедрить которое планируется в 2020 году.

В данной статье в общих чертах будет представлена информация по каждому поколению беспроводной сотовой связи.

Стандарт сотовой связи 1G

1G (или 1-G) — первое поколение беспроводных телефонных технологий и мобильных телекоммуникаций. Это аналоговые телекоммуникационные стандарты, которые были введены в 1980-х, а в начале 90-х были вытеснены более совершенной цифровой технологией 2G.

Это аналоговый стандарт с огромным количеством недостатков, заключающихся в плохом качестве сигнала, отсутствием как таковой совместимости с технологиями.

AMPS - применялась только в Соединенных Штатах Америки, на территории Австралии, Канаде и в некоторых странах Южной Америки;
TACS - применялась преимущественно в развитых европейских странах (Великобритания, Испания, Италия и т.д.);
NMT - действовала в северных европейских странах - в Скандинавии;
TZ-801 - исключительно японская сеть.

Коммерческое применение аналоговым сетям было найдено в Японии, далее запуск выполнился в скандинавских странах. Позже всех коммерческое решение для применения и объединения стандартов было найдено в США.

Стандарт мобильной связи 2G

2G (или 2-G) - это сокращение от сотовой сети второго поколения. Сотовые сети 2G были коммерчески запущены на стандарте GSM в Финляндии компанией Radiolinja (ныне часть Elisa Oyj) в 1991году.

Созданная в 1982 году в Европе рабочая группа, получившая название GSM (спецгруппа по подвижной связи) приступила к изучению и последующей разработке наземной системы связи для комплексного использования.

"Эстафету" в разработке и изучении к концу 80-х годов принял Европейский институт стандартов в телекоммуникации. Именно тогда аббревиатура GSM получила немного другое определение и стала именоваться как глобальная система для подвижной связи.

Видя небывалую заинтересованность абонентов в мобильном интернете компании стали активно разрабатывать и реализовывать в последствии сети новых поколений. Так появилась сеть 2,5G и 2,7G - это были своеобразные промежуточные варианты, приближающие пользователей к заветной сети третьего поколения.

2,5G работала на основании технологии GPRS и предполагала пакетную мобильную связь общего пользования. В сети GPRS скорость передачи данных была увеличена до 80 кбит/секунду, хотя разработчики обещали 172 кбит/секунду.

Далее появилась 2,7G, работающая на основе технологии EDGE, где скоростные показатели уже достигли 150 кбит/секунду.

Стандарт сотовой связи третьего поколения - 3G

Несмотря на то, что все работы по созданию новой технологии 3G начали вестись еще в начале девяностых, мир о сети третьего поколения узнал только в начале двухтысячных. В основе новой технологии был стандарт CDMA, разрешающий многократный доступ с кодовым разделением. Поколение 3G включало сразу пять стандартов UMTS/WCDMA, CDMA2000/IMT-MC, TD-CDMA/TD-SCDMA, DECT и UWC-136, среди которых наибольшую распространенность получили UMTS/WCDMA (этот стандарт стал самым популярным в РФ) и CDMA2000/IMT- MC.

UMTS
Является универсальной технологией, которая была разработана специально для внедрения сети третьего поколения в европейских странах. Для работы применяется частотный диапазон в пределах 2110-2200 МГц со скоростью передачи данных, не превышающей 2 Мбит/секунду для абонента, который находится в одном и том же месте и не более 144 Кбит/секунду - для абонента в движении.
HSDPA
Высокоскоростной интернет с пакетной передачей данных от БС мобильному телефону. Первый представитель семейства высокоскоростного интернета, в основе которого технология UMTS. Благодаря этому протоколу и следующим его версиям удалось серьезно увеличить скорость передачи мобильных данных в 3G- сети. Изначально максимальная скорость по протоколу HSDPA не превышала 1,2 Мбит/секунду, в более новой версии - доходила до 3,6 Мбит/секунду (самая популярная версия, которая до сих пор встречается во многих модемах).
По мере совершенствования HSDPA протокола удалось достичь скорости передачи данных 7,2 Мбит/секунду и добиться пика в 14,4 Мбит\секунду. Новой версией технологии стала DC-HSDPA, где скоростные показатели доходили до 28,8 Мбит/секунду.
HSPA+
В основе данной технологии лежит HSDPA, основное отличие двух протоколов в более сложных методиках преобразования и передачи сигнала у HSPA+. Предельная скорость, которая может быть при работе с протоколом HSPA+ - 21 Мбит/секунду. Некоторые специалисты называют данную технологию 3,5G.
DC-HSPA+
Усовершенствованная технология HSDPA, при которой удалось "разогнать" 3G до скорости в 42,2 Мбит\секунду. Ширина канала составляет 10 МГц, многие считают данный вариант двухканальной разновидностью HSPA+, что соответствует 3,75G.

Каждое из устройств, которое поддерживает работу в сети 3G, может беспрепятственно функционировать в стандартах двух других поколений. Тот же модем Huawei E173, предназначен для работы со вторым и третьим поколениями стандартов. Максимум, на котором может работать данная модель модема - 7,2 Мбит/секунду. Другая модель Huawei E3131 (с максимальной скоростью передачи данных 21 Мбит/секунду) работает в 2G/3G, но при этом может поддерживать работу в HSPA+, что невозможно в предыдущей модели модема.

Однако следует учитывать, что теоретическая и реальная скорости отличаются, причем не в пользу абонентов. Если в теории скорость составляет 3,6 Мбит/секунду, то на практике это будет показатель в 1-2 Мбит/секунду или если заявлено 7,2 Мбит/секунду, то в реальности скорость не превысит 3,5 Мбит/секунду.

При этом реальная скорость во многом будет зависеть от уровня сигнала, показателей загруженности базовой станции сотового оператора и других факторов. Если рассматривать вариант покупки модема 3G, то лучше всего обратить внимание на модель Huawei E3372, который может работать в сети третьего поколения с поддержкой скорости передачи данных до 42,2 Мбит/секунду, но и сети 4G (теоретическая скорость доходит до 150 Мбит/секунду).

Стандарт связи 4G - LTE и WiMax

Несмотря на то, что сеть 3G не сдает свои обороты и активно используется в России и Европе, ей на смену пришла уже хорошо себя зарекомендовавшая сеть четвертого поколения, которая полностью соответствует высоким запросам и требованиям абонентов.

Стандартами сети 4G стали LTE и WiMax

LTE - своеобразный последователь привычных нам GSM/UMTS. Изначально LTE не относился к сети нового поколения, но постепенно за счет более усовершенствованных технологий передачи данных его стали считать основным стандартом сети 4G. Максимальная скорость, с которой могут (теоретически) передаваться данные в стандарте LTE - 326,4 Мбит/секунду. Реальная скорость может колебаться и зависеть от многочисленных факторов. Самая большая ширина диапазона для частот LTE у оператора "Мегафон" (составляет 40 МГц и 300 Мбит/секунду соответственно). У остальных ширина диапазона не превышает 10 МГц, что соответствует 75 Мбит/секунду.

WiMAX - продолжает беспроводной стандарт передачи мобильных данных. На сегодняшний день существует несколько версий данного стандарта - фиксированные, которые предназначаются для находящихся в неподвижности абонентов, а также мобильные версии - для абонентов в движении.

Новейшее поколение связи - 5G

Под 5G понимают новое поколение мобильной связи. G в названии — просто обозначение поколения, generation.

На сегодняшний день ведутся активные работы по разработке и внедрению стандартов новейшего поколения - 5G. По прогнозам пятое поколение сетей появится в 2020 году. Пока неясно, насколько высокой будет скорость передачи данных - актуальной информации на данный счет нет. Во время предварительных испытаний удалось дойти до скорости в 25 Гбит/секунду, что в разы выше существующих сегодня показателей в 3G и 4G.

Как только сеть пятого поколения будет введена в строй, абоненты получат точные сведения о теоретической и реальной скорости передачи данных.

В общей сложности эволюция мобильной связи происходила в следующем порядке - 1G, 2G, 3G и 4G.На момент написания и опубликования статьи, поколение новой мобильной связи 5G уже проходится тестирование в некоторых странах и городах:

США в городах: Хьюстоне, Индианаполисе, Лос-Анджелесе и Сакраменто

Южной Корее в различных крупных городах, а также в Сеуле.

Швейцарии – 54 города.

Германии в нескольких городах: Бонне и Берлине.

Так же, уже готовиться внедрение шестого поколения мобильной связи - 6G во второй половине 2020-х — 2030-е.

Поколения сотовой связи — это набор функциональных возможностей работы сети в рамках определенных стандартов, включая в себя: регистрацию абонента, передачу информации, шифрование, роуминг, а также набор различных услуг, предоставляемых абоненту. И уже в каждое поколение входят различные стандарты, которые с каждым поколением совершенствуются.
Так какой стандарт связи лучше? Сейчас разберемся!

Эти стандарты сотовой связи разделяются на 2 типа:

Цифровые – Все остальные стандарты мобильной связи (2G, 3G, 4G, 5G).

Рабочая частота (мГц):

Первое поколение – 1G.

В 1984 году в коммерческое пользование вышла технологии первого поколения мобильной связи - 1G и функционировала она на аналоговом способе передачи данных. Использовались тогда аналоговые системы и была возможность осуществления только голосовых звонков. Ведь только для голосовых вызовов она и разрабатывалась. Стоимость минуты разговора в 80-х годах была весьма высокой и мобильный телефон в те годы считался дорогим, и редким удовольствием.

Первое поколение имело свои недостатки, а именно:

Отсутствие какого-либо шифрования.

Была возможность прослушивания голосовых вызовов.

Проблемы осуществления роуминга.

Большой вес и стоимость абонентских терминалов.

Полное отсутствие эффективных методов борьбы с замиранием сигнала, даже при передвижении абонента.

Стандарты сотовой связи – 2G.

Основные преимущества в сравнении с 1G:

Высокая емкость сети.

Появилось в сравнении с прошлым поколением - шифрование информации при передаче.

Стала возможна передачи данных.

Куда более лучшая помехоустойчивость.

Возможность создания роуминга.

Вес и стоимость абонентских терминалов стала меньше.

После GSM появилась новая и совершенная технология - GPRS. Данный стандарт сотовой связи позволяет пользователю передавать данные другому устройству в сети интернет. Эта система была создана для пакетной передачи данных с возможной скоростью не более 170 кбит/с.
Данный стандарт применялся для:

Спутникового отслеживания транспорта.
Мобильный и в свою очередь безопасный доступ для сотрудников к корпоративным сетям, почтовым и информационным серверам предприятий.
Доступ в интернет с мобильного устройства с приемлемой на то время скоростью передачи данных, а также с тарификацией по переданным/полученным данным.

После GPRS появилась более новая технология EDGE. Главные отличия от прошлой технологии - способ кодирования данных, благодаря чему возможно передавать куда больший объем данных. Пиковая достижимая скорость передачи данных, не более чем 474 кбит/с.

Для усиления голосовой связи на частоте 900 МГц, мы рекомендуем следующие готовые комплекты:

Выбирать данные комплекты, мы настоятельно рекомендуем по необходимой мощности усиления, а также силе входного сигнала.

Стандарты связи 3G.

Преимущество поколения 3G над прошлым:

Более лучшая устойчивость к помехам
Повышенная безопасность сигнала
Меньшее энергопотребление

Мобильная связь в третьем поколении строится на пакетной передаче данных. Данная сеть позволяет как устраивать видеоконференции, так и просматривать кино, видео и другой контент на любом мобильном устройстве.
В сети третьего поколения, есть одно весьма важное преимущество это улучшенная защита от обрывов мобильной связи при движении абонента. По мере удаления от одной вышки сотового оператора его начинает подхватывать сразу другая станция. Она начинает передавать все больше информации, в то время как предыдущая станция все меньше и меньше, и это продолжается до тех пор, пока клиент вовсе не покинет зону ее обслуживания. При-качественном покрытии сети и вовсе сводиться к минимуму шанс обрыва связи при таком перехвате.

Если вам необходимо усилить сигнал 3G или 4G, то вам отлично подойдут эти 2 комплекта в зависимости от необходимой мощности усиления сигнала:

Так же, можете выбрать комплект для усиления мобильного интернета из нашего каталога:

Стандарт, который обеспечивает для неподвижных объектов скорость передачи данных до 2048 кбит/с. для пользователей со скоростью передвижения не более 3км/ч скорость может достигать примерно до 384 кбит/с, а для абонентов, которые перемещаются со скоростью до 120 км/ч – 144 кбит/с.

W-CDMA - широкополосный множественный доступ с кодовым разделением. При его использовании позволяет получать скорость на малых расстояниях до 2 Мбит/с и на больших расстояниях с полной возможностью передвижения до 384 Кбит/с. Для достижения таких скоростей, сеть требует широкую полосу частот, благодаря чему ширина полосы в данной технологии и составляет 5 МГЦ.

Следующим витком третьего поколения стала сеть HSPA - высокоскоростной пакетный доступ. В первое время скорость передачи данных достигала 14,4 Мбит/с, но уже в нынешнее время, получается достигать и куда высокие значения - 84 Мбит/с и больше.

Этот стандарт связи - улучшенная версия стандарта – HSPA. В нем присутствуют сложные модуляции 16QAM (uplink/downlink) и 64QAM (downlink), а также появилась технология MIMO, которая используется только для скачивания – downlink. Технология MIMO позволит получать пиковую скорость скачивания - 42 Мбит/с и отдачи до 11 Мбит/с.

Стандарты мобильной связи 4G.

LTE Advanced Pro

LTE это стандарт беспроводной передачи данных, а также является развитием стандартов GSM/UMTS. Целью этого нового стандарта было увлечение пропускной способности и скорости передачи данных с использованием нового метода цифровой обработки сигнала, и модуляции, которые были разработаны на рубеже тысячелетий. Так же еще одной целью было упростить всю архитектуру сетей, основанных на IP, при этом в разы уменьшить задержку при передаче данных в мобильной сети.

Высокая скорость передачи данных
Улучшенное качество голосовой связи
При передвижении абонента лучше поддерживается скорость
Низкое время задержки при передаче данных.

LTE Advanced это главное улучшение стандарта сети LTE. Эта технология получила заявленную скорость до 1 Гбит/с у неподвижных абонентов и 300 Мбит/с у передвижных.

LTE Advanced Pro.

Этот стандарт является более улучшенной версией стандарта - LTE Advanced Pro. Возможная скорость передачи данных составляет до 3 Гбит/с. Так же этот стандарт обладает поддержкой и других новых технологий, которые непосредственно связанные с сетью 5G, что позволяет в недалеком будущем поддерживать стандарту LTE Advanced Pro, сеть нового пятого поколения – 5G.

Сотовая связь нового поколения – 5G.

Эта сотовая связь нового поколения, должна обеспечивать куда большую пропускную способность в сравнении с 4G, имеет малую задержку, скорость передачи данных в 1—2 Гбит/с, более экономный и меньший расход батареи устройства. 5G функционирует на куда больших частотах чем прошлое поколение и благодаря этому имеет маленький радиус покрытия – 200-300 метров.

Какие стандарты связи поддерживают российские операторы?

Стандарты и операторы сотовой связи в России находятся в частотах, которые указаны в таблице ниже:

Российский оператор	Yota, Мегафон, Билайн. МТС, Теле2	Yota, Мегафон, МТС, Билайн	Yota, Мегафон, МТС, Билайн, Теле2(СПб)	Yota, Мегафон, МТС, Билайн, Теле2	Yota, Мегафон, МТС, Билайн,Теле2
Стандарт связи.	4G	2G,3G	2G,3G,4G	3G	4G
Частота (мГц)	800	900	1800	2100	2600

Какой стандарт мобильной связи лучше?

На данный момент самая быстрая связь обеспечивается в сетях 4G.Четвертое поколение связи уже имеет достаточное хорошее покрытие в городах России, а также имеет весьма неплохую скорость передачи данных 100 Мбит/с - 1 Гбит/с, что делает ее использование весьма желанным для многих российских пользователей и клиентов. Но не стоит и забывать о том, что энергопотребление как правило у 4G несколько больше, чем у прошлого поколения (3G). По некоторым данным энергопотребление в сетях четвертого поколения на 20% больше, чем у 3G.
И тут весьма уместен итог. Каждый пользователей при возможности уже выбирает сам 4G или 3G ему использовать. Иметь больше скорость и энергопотребление или наоборот, тут уже зависит от человека и от случая

Сотовая связь является основой современных коммуникаций. Технически это одна из разновидностей радиосвязи, в которой абоненты связываются друг с другом с помощью сети базовых станций, принимающих и ретранслирующих сигнал от приемопередатчиков пользователей. Для того, чтобы связь была доступна везде, в любом месте и любое время, независимо от того, где находитесь вы и ваш собеседник, таких базовых станций должно быть очень много, чтобы покрыть максимум площади и обеспечить одновременную связь сразу множеству абонентов.

Сотовая связь стала привычным явлением, поэтому сейчас сложно представить, что относительно недавно ее не было: например, в России мобильная связь начала массово распространяться только в начале XXI века. В силу того, что в России массовая сотовая связь появилась несколько позже, чем в остальном мире, у нас быстро появились сети 2G, а сети первого поколения разворачивались не везде и проработали недолго. Поэтому коротко расскажем об особенностях сотовых сетей, начиная со второго поколения 2G и заканчивая 5G, внедрения которого все ждут.

Сотовые сети 2G, 3G, 4G, 5G: в чем основное отличие

Если говорить коротко, то основным отличием сотовых сетей разных поколений является скорость передачи данных, становившаяся все быстрее по мере развития технологий и быстродействия оборудования. Немного остановимся на особенностях каждого из стандартов.

Сотовые сети 2G

Сети с использованием GPRS получили индекс 2,5G, потому что до уже утвержденных к тому моменту норм стандарта 3G они не дотягивали. В дальнейшем появилось еще и 2,75G – технология EDGE, отличающаяся от GPRS способом кодирования и увеличенной скоростью передачи данных. Внедрение EDGE позволило повысить скорость передачи данных до 474 кбит/с в теории и до 220 кбит/с на практике. В некоторых случаях EDGE даже относят к технологии 3G, если способ ее реализации позволяет обеспечивать требования к этому стандарту (скорость передачи данных — до 384 кбит/с).

Сотовые сети 3G

Первые коммерческие сети этого стандарта были запущены в 2001-2003 году. Сначала появилась сеть в Японии, потом в Норвегии. В США первую сеть 3G запустили в 2002 году, а в России сети третьего поколения начали работу в тестовом режиме в 2002 году. Массовый запуск в регионах начался с 2008 года.

Основой 3G сети в России является стандарт UMTS (или W-CDMA). Первоначально скорость передачи данных в них достигала 384 кбит/с. В дальнейшем скорости быстро выросли с появлением 3,5G, то есть с внедрением стандартов HSPA и HSPA+, способных, в идеале, развивать скорости до 14,4 Мбит/с и 42 Мбит/с соответственно.

Сотовые сети 4G

Следующим шагом по повышению скорости передачи данных стало внедрение сотовых сетей четвертого поколения. На сегодня это самые актуальные сети для мобильной связи и высокоскоростного мобильного доступа в Интернет. В России сети 4G работают на частотах 1800 МГц, 2600 МГц и реже на частоте 800 МГц.

Особенность 4G заключается в том, что сначала были запущены сети LTE для передачи данных. LTE — это стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных с увеличенной пропускной способностью, разработанный на основе предыдущих стандартов EDGE и HSPA. У LTE есть важная особенность: сети этого стандарта умеют передавать только данные, но не голос, так как LTE поддерживает только коммутацию пакетов данных, а голосовые вызовы в GSM и UMTS осуществляются на основе коммутации каналов.

Поэтому первоначально сети на основе LTE использовались только для передачи данных, а голосовая связь осуществлялась за счет переключения смартфонов в сети 3G или даже 2G. В дальнейшем реализовали технологию VoLTE — передачу голоса в сетях LTE. После этого стало возможно внедрение полноценных 4G-сетей. На момент написания статьи это наиболее актуальный и быстродействующий стандарт, а сотовые операторы постепенно расширяют зону покрытия сетями 4G.

Сотовые сети 5G

Выбор сети на смартфоне. Как разные сети отображаются на экране

Нужно ли обычному пользователю знать, в какой сети он в данный момент находится, есть ли от этого польза и требуется ли что-то настраивать вручную?

Понимание того, в какой сети вы в данный момент находитесь, позволит оценить скорость загрузки данных и понять, что сделать реально, а что не стоит даже пробовать. Например, находясь в сети GPRS бессмысленно пытаться посмотреть ролики в YouTube или TikTok. Для этого нужна как минимум сеть 3G, причем в своей быстрой версии —HSPA или HSPA+.

Теперь разберемся с тем, как самостоятельно выбирать сети и принудительно назначать, в каком стандарте работать. Автоматическое подключение к новейшему стандарту не всегда хорошо. Если вы находитесь на границе действия сети 4G, но при этом рядом имеется хороший сигнал 3G, лучше переключиться на него, так как скорость будет быстрее.

Все неоднократно раз слышали про сети второго, третьего и четвертого поколения мобильной связи. Некоторые, возможно, уже читали и про сети будущего - пятого поколения. Но вопросы - что означает G, E, 3G, H, 3G+, 4G или LTE на экране смартфона и что среди этого быстрее до сих пор волнуют многих людей. Ответим на них.

Данные значки означают тип подключения вашего смартфона, планшета или модема к мобильной сети.

1. G (GPRS - General Packet Radio Services): самый медленный и давно устаревший вариант подключения пакетной передачи данных. Первый стандарт мобильного интернета, выполненный путем надстройки над GSM (после CSD-соединения до 9,6 кбит/с). Максимальная скорость GPRS-канала - 171,2 кбит/с. При этом реальная, как правило, на порядок ниже и интернет здесь не всегда работоспособен в принципе.

2. E (EDGE или EGPRS - Enhanced Data rates for GSM Evolution): более быстрая надстройка над 2G и 2,5G. Технология цифровой передачи данных. Скорость EDGE выше GPRS примерно в 3 раза: до 474,6 кбит/с. Однако она также относится ко второму поколению беспроводной связи и уже устарела. Реальная скорость EDGE обычно держится в районе 150-200 кбит/с и напрямую зависит от местонахождения абонента - то есть загруженности базовой станции в конкретном районе.

Находитесь без движения: обычно до 2 Мбит/с
Движетесь со скоростью до 3 км/ч: до 384 кбит/с
Движетесь со скорость до 120 км/ч: до 144 кбит/с.

4. 3,5G, 3G+, H, H+ (HSPDA - High-Speed Downlink Packet Access): следующая надстройка высокоскоростной пакетной передачи данных - уже над 3G. В данном случае скорость передачи данных вплотную приближается к 4G и в режиме H она составляет до 42 Мбит/с. В реальной жизни мобильный интернет в таком режиме в среднем работает у мобильных операторов на скоростях 3-12 Мбит/с (иногда выше). Для не разбирающихся: это весьма быстро и вполне достаточно, чтобы при стабильном соединении смотреть онлайн-видео в не слишком высоком качестве (разрешении) или качать тяжелые файлы.

Также в 3G появилась функция видеозвонка:

6. LTE-A (LTE Advanced - модернизация LTE). Пиковая скорость передачи данных здесь - до 1 Гбит/с. В реальности интернет способен работать на скоростях до 300 Мбит/с (в 5 раз быстрее обычного LTE).

7. VoLTE (Voice over LTE - голос по LTE, как дополнительное развитие технологии): технология передачи голосовых вызовов по сетям LTE на базе IP Multimedia Subsystem (IMS). Скорость соединения - до 5 раз быстрее по сравнению с 2G/3G, а качество самого разговора и передачи речи - еще выше и чище.

8. 5G (пятое поколение сотовой связи на базе IMT-2020). Стандарт будущего, пока находится на стадии разработки и тестирования. Скорость передачи данных в коммерческом варианте сетей обещается выше LTE до 30 раз: максимально передача данных сможет осуществляться до 10 Гбит/с.

Разумеется, воспользоваться любой из вышеперечисленных технологий вы сможете в случае ее поддержки вашим оборудованием. Также ее работа зависит от возможностей самого мобильного оператора в конкретной точке местонахождения абонента и его тарифного плана.

Читайте также: