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
4G (4-Generation) – cокращенное название четвертого поколения беспроводной телефонной связи, основанного технологии TCP/IP для передачи информации.
4G поддерживает скорость до 1 Гбит/с для абонентов с низкой скоростью движения и до 100 Мбит/с для абонентов с высокой скоростью движения (например, в транспорте) в оптимальных условиях.
4G основывается на следующих технологиях: LTE и IEEE 802.16e (также известной как WiMAX). Пиковая скорость восходящего потока в технологии LTE равна 50 Мбит/с, нисходящего – 100 Мбит/с при использовании канала 20 МГц, однако вместе с MIMO (Multiple Input/Multiple Output – множество входов/множество выходов) в технологии WiMAX можно достигнуть скоростей в 56 Мбит/с и 128 Мбит/с соответственно. В технологиях четвертого поколения используется более 40 диапазонов частот (в каждом регионе - свои). В США - 700 МГц, 1710-1755 МГц (передача) и 2110-2155 МГц (прием) (1,7/2,1 ГГц); в Европе – 1800 МГц и 2600 МГц, в перспективе – 800 МГц; в Японии - 800/850 МГц; 1,5 ГГц; 1,7 ГГц и 2,1 ГГц .
В отличие от предыдущих поколений, а именно от третьего, 4G не поддерживает традиционные услуги телефонии с коммутацией каналов. В 4G используется IP-телефония, то есть коммутация пакетов. Для пересылки данных используется IPv4 (планируется перейти на IPv6). Для осуществления услуг телефонии вызовы и сообщения «перенаправляются» через существующие сети 2G и 3G.
Теоретически стандарт 4G позволяет передавать информацию со скоростью в пять-семь раз выше, чем 3G и даже так называемых 3,5G (HSPA, HSPA+), где максимальная скорость равна 150 Мбит/с.
Для увеличения эффективности передачи информации в сетях 4G используются технологии ортогонального частотного уплотнения OFDM и MIMO.
Вопреки ошибочному мнению, первые версии данных технологий не относятся к сетям четвертого поколения в связи со своими техническими возможностями, а именно не удовлетворяют требованию высокой скорости передачи данных. Версии LTE-A (LTE-Advanced) и IEEE 802.16m (WiMAX2) признаны технологиями 4G Международным союзом электросвязи в 2010 году. Пиковая скорость восходящего потока LTE-A составляет 500 Мбит/с, нисходящего – 1 Гбит/с. Технология WiMAX2 обеспечивает скорости 90 Мбит/с и 179 Мбит/с соответственно при использовании частот до 11 ГГц.
5G Сети
5G (5-Generation) – сокращенное название пятого поколения беспроводной телефонной связи, от которого ожидается значительное увеличение скорости передачи данных (от 10 Гбит/с), увеличение емкости сети, уменьшение задержек.
Одной из задач, предписываемой для 5G, является создание базы для Интернета вещей (IoT).
Уже в мае 2013 Samsung Electronics заявила об изобретении 5G-системы. Технология поддерживала скорость передачи данных в десятки Гбит/с. При тестировании был показан результат в 1.056 Гбит/с при передачи данных на расстоянии 2 км. В октябре 2013 компания Huawei заявила о вложении 600 миллионов долларов в развитие технологии, которая увеличит скорость передачи данных в 100 раз по сравнению со скоростью LTE-сетей. В 2014 году китайская корпорация совместно с оператором связи «Мегафон» объявила о развертывании 5G-сети в России к чемпионату мира по футболу 2018 года. Тестирования технологий в 2016 году показали скорость в 5 Гбит/с, что позволило передавать видео в разрешении 8K Ultra HD. В октябре 2016 года компания Qualcomm представила первый мобильный модем, поддерживающий 5G. Тем временем множество компаний по всему миру заявляют о развертывании 5G-сетей.
Технология мобильной связи 5G имеет следующие характеристики:
- Повышение пиковой скорости до 20 Гбит/с по линии вниз (т.е. от базовой станции к мобильной); и до 10 Гбит/с в обратном направлении.
- Рост практической скорости на абонента до 100 Мбит/с и более.
- Увеличение спектральной эффективности в сетях 5G в 2-5 раз. На линии вниз: 30 бит/с/Гц, на линии вверх - 15 бит/с/Гц.
- Повышение энергоэффективности на 2 порядка. Это позволит устройствам "Интернета вещей" работать без подзарядки аккумулятора в течение 10 лет;
- Сокращение временной задержки на радиоинтерфейсе до 0,5 мс (для сервисов Сверхнадежной межмашинной связи URLLC) и до 4 мс (для сервисов Сверхширокополосной мобильной связи eMBB).
- Увеличение скорости передвижения абонента до 500 км/ч.
- Увеличение общего числа подключенных устройств до 1 млн./км2.
Ну вот и всё. Спасибо, что дочитали статью до конца. А тем кто остался приятный бонус!!!
В Минпромторге считают, что России надо подумать о переходе на стандарт связи 6G. При том что в большинстве стран, в том числе и в нашей, потребителям недоступна мобильная связь 5G. Сейчас в тестовом режиме сетью 5G покрыты отдельные участки в мегаполисах: например, в Москве — это парк ВДНХ, некоторые улицы в центре.
6G — это преемник 5G, который обеспечит более высокую скорость мобильной связи и интернета. Если 5G обещает скорость от 1 гигабайта в секунду, то 6G будет достигать одного терабайта в секунду. По некоторым данным — даже несколько терабайт.
Для потребителя это значит, что, например, фильм можно будет скачать моментально, а не за несколько секунд. Точнее, с помощью 6G можно загрузить 142 часа видео за одну секунду. Но потребителю такая скорость не требуется, 5G и 6G нужны для развития интернета вещей.
Ну а вот теперь точно всё.
Как-то так, всем пока, и не забудьте подписать на канал.