Интернет играет очень важную роль в нашей жизни. С его помощью можно связаться со своими родными и близкими, узнать последние новости, посмотреть интересные фильмы или играть в игры. Существует несколько способов доступа в Интернет. Это широкополосный метод (оптическое волокно или беспроводное подключение WiFi) и мобильная связь, которая переживает бурное и стремительное развитие. В Китае уже разрабатывается сеть шестого поколения. Сейчас мы поговорим о том, как развивались пять существующих поколений мобильной связи.
Стандарт GSM. Рождение мобильного Интернета (1G)
Первые стандарты мобильной связи – NMT450, AMPS, ETACS – могли передавать данные только в виде звука и были аналоговыми. Следующий стандарт мобильной связи, ставший первым цифровым - GSM – начал разрабатываться в 1982 году 26 европейскими коммуникационными компаниями, поскольку существовала необходимость создать единую сотовую систему в диапазоне 900 МГц. Это диапазон дециметровых волн, следующий за диапазоном телевизионного вещания и предшествующий системам воздушной навигации.
(Фото: GSM-диапазон)
GSM был введен в эксплуатацию в 1991 году и имел существенные отличия от своих предшественников – был полностью цифровым и обладал максимальной скоростью передачи данных 9600 кБит/сек. Эта скорость позволит загрузить картинку весом 400 кБ за 4 минуты и 10 секунд, но фильм “Социальная сеть” весом 8.5 ГБ загружать нужно почти 85 суток. Но ее достаточно для передачи коротких текстовых сообщений – 3 декабря 1992 года Нил Паупорт, специалист Sema Group, через оператора Vodafone отправил первое SMS-сообщение с текстом «Счастливого Рождества». На тот момент мобильные телефоны не были способны воспроизводить текст, поэтому сообщение было отправлено с компьютера.
Официально возможность отправки текстовых сообщений была включена в модификацию стандарта GSM Phase 2, разработанный в 1995-1997 годах.
Высокая на тот момент скорость стандарта GSM могла обеспечить не только передачу текстовых, но и любых других сообщений, существовавших на тот момент в Интернете. Эта технология получила название CSD (Circuit Switched Data). Данные передаются в подсистему коммутации, затем в аналог модема и телефонную сеть. В последней данные передавались в телефонную сеть через эквивалент модема. Впоследствии была выпущена модификация CSD – HSCSD, позволявшая передавать до 28,8 кБит/сек. Картинка емкостью 300 кБ загрузится за 1 минуту 23 секунды, а фильм “Социальная сеть” можно загрузить почти за 29 суток.
Однако прежде чем соединить мобильную сеть с Интернетом, необходимо было создать протокол передачи данных для нее. В 1997 году компании Nokia, Ericsson и Motorola образовали некоммерческую организацию WAP Forum, занимавшуюся разработкой решений для мобильного Интернета. Необходимо было взять во внимание малые размеры экранов, объёмы оперативной памяти и производительность мобильных устройств. В мае 1998 года технология WAP была представлена широким массам, а годом позднее были созданы первые страница по данному протоколу и телефон, способный ее открыть – Nokia 7110.
Сети второго поколения. GPRS, EDGE.
Так или иначе, имевшихся возможностей по передаче данных не хватало для обеспечения комфортного использования Интернета. В 2000 году сети GSM начали оснащаться надстройкой, обладавшей более высокой скоростью – GPRS. Принцип его работы заключается в пакетной трансляции трафика через незадействованные на данный момент голосовые каналы. Какому виду трафика отдать приоритет – голосовому или Интернет-трафику, определялось оператором. Пользователь GPRS имеет виртуальный канал, при передаче пакета становящийся реальным, а в другое время предоставляемый для пользования другими абонентами. Одним каналом связи может пользоваться ограниченное количество абонентов – до 80. GPRS использует модуляцию GMSK. Максимальная скорость стандарта - 85,6 кБит/сек. Картинка 300 кБ загрузится всего за 28 секунд, а вот для фильма “Социальная сеть” понадобится 9 с половиной суток.
В 2003 году в Северной Америке была представлена модернизация GPRS – EDGE, обеспечивающая скорость до 384 кБит/сек. В конце 2000-х годов велись работы над стандартом Envolved EDGE, который должен был обеспечить скорость до 1 Мбит/сек, однако он не был введен в эксплуатацию.
Сети третьего поколения. Высокоскоростной мобильный Интернет.
Первые технологии, способные обеспечить высокоскоростной доступ к контенту, появились несколько раньше, чем получили широкое применение. Впервые сеть третьего поколения была представлена в Японии в мае 2001 года. Отличие 3G от GPRS и EDGE состояло в том, что этот стандарт коммутирует пакеты данных, а не каналы, а также разделяет каналы и дает множественный доступ по технологии CDMA. Начальная скорость составляла диапазон 200 кБит/сек - 2 Мбит/сек. Возьмем усредненное значение 1 МБит/сек. MP3-композиция объемом 6 МБ загрузится за 48 секунд, а фильм объемом 8,5 ГБ - за 19 часов 20 минут.
В 2005 году сети 3G были оснащены технологией HSDPA, обеспечивающей скорость до 14,4 Мбит/сек к абоненту и до 5,76 Мбит/сек в обратную сторону. Кроме существующих диапазонов 900 и 1800 МГц, сети третьего поколения используют диапазон 2100 МГц.
Сети 3G приблизили мобильный Интернет к стационарному. Появилась возможность совершать видеозвонки, смотреть потоковые видео на смартфоне, а многие сайты сделали мобильные версии.
Широкое распространение 3G получил в конце 2000-х – начале 2010-х. Тогда же началась разработка Интернета следующего поколения.
Сети четвертого поколения. WiMAX и LTE.
Работа над сетями нового поколения началась в конце 2000-х годов. Параллельно были разработаны два стандарта – LTE и WiMAX. Первый изначально не был стандартом именно четвёртого поколения, но стал таковым в своей 10-й редакции, разработанной японской компанией NTT DoCoMo. В январе 2008 года за развитие LTE взялась компания Nokia, а 14 декабря 2009 года шведский оператор TeliaSonera запустил первую LTE-сеть в Стокгольме. Первоначальная максимальная скорость LTE – 326,4 Мбит/сек, сегодня стандарт способен обеспечить скорость до 3 Гбит/сек.
При скорости 326,4 МБит/сек фильм “Социальная сеть” загрузится за 3 минуты 33 секунды, а остальные файлы загрузятся практически мгновенно.
Второй стандарт изначально даже не был предназначен для мобильных устройств, а являлся усовершенствованием беспроводной связи WI-Fi. Он был создан в 2001 году, а первое коммерческое применение получил 7 декабря 2005 года, когда канадская сеть Nortel развернула первую WIMAX-сеть. Изначальная максимальная скорость WiMAX равна 180Мбит/сек, сегодня сеть позволяет достичь 1Мбит/сек.
Впоследствии большее распространение получила сеть LTE.
Пятое поколение. Интернет вещей.
Сегодня ведется активная разработка сетей 5G, которые смогут обеспечить скорость соединения до 20 Гбит/сек, а также позволят внедрить интернет вещей и беспилотный транспорт. Работа сетей пятого поколения предполагается на довольно высоких частотах (0,06 – 100 ГГц). Из-за этого вышки 5G должны располагаться на расстоянии каждых десяток или сотен метров.
