интернет на телефоне когда появился
История мобильного интернета
Интернет и в том или ином виде появился гораздо раньше, чем многие думают — 29 октября 1969 года был первый запуск «папы» современного интернета — сети ARPANET. Однако обычные пользователи смогли воспользоваться Всемирной паутиной лишь спустя 20 лет — в 1991 году, и с тех пор интернет только набирает популярность. И, разумеется, в тех же 90ых многие хотели пользоваться интернетом не только дома или на работе, но и, к примеру, на улице. Так родился GPRS (наверное, некоторые вспомнят так же и CSD, однако тот просуществовал недолго, и по своей сути являлся чистой воды модемным интернетом: на одном конце канала устанавливался GSM-модем, а на другом – терминал проводной телефонной связи. Так что по сути к мобильному интернету он имеет небольшое отношение, и полноценный мобильный интернет начался именно с GPRS).
GPRS (2.5G)
GPRS является надстройкой над GSM, осуществляющей пакетную передачу данных. Принцип работы прост — если есть свободные голосовые каналы, то через них можно передавать и данные. Обычно приоритет отдается голосовому трафику, поэтому скорость передачи данных (и вообще возможность передачи) напрямую зависят от того, как сильно нагружена звонками базовая станции. Однако, если БС была относительно свободна и телефон мог использовать сразу несколько каналов для передачи данных, то теоретический предел скорости составляет 171.2 кбит/с — отличная цифра для начала нулевых! Но обычно скорость была на порядок (а то и два) ниже, и причина была не только в занятости каналов для голосовой связи — абоненту, подключенному к GPRS, предоставляется виртуальный канал, который на время передачи пакета становится реальным, а в остальное время используется для передачи пакетов других пользователей. Поскольку один канал могут использовать несколько абонентов, возможно возникновение очереди на передачу пакетов, и, как следствие, задержка связи (обычно пинг составляет порядка 500-700 мс). 
Принцип работы GPRS в интернете ничем не отличается от привычного нам — при установлении сессии каждому устройству привязывается IP-адрес, данные при передаче разбиваются на пакеты. Так что в итоге протокол GPRS прозрачен для TCP/IP, и без проблем работает с любыми протоколами транспортного и прикладного уровня (TCP, UDP, HTTP, HTTPS, SSL, POP3, XMPP и др.)
В современном мире GPRS уже больше почти нигде не используется — его заменил EDGE.
EDGE (2.75G)
Как и GPRS, EDGE так же является надстройкой над GSM-сетью. Основной упор был сделан на снижение числа ошибок при передаче данных. Для этого использовалась технология Incremental Redundancy (нарастающая избыточность), в соответствии с которой вместо повторной отсылки повреждённых пакетов отсылается дополнительная избыточная информация, которая накапливается в программном обеспечении приёмника. Это увеличивает возможность правильного декодирования повреждённого пакета, и уменьшает время приёма. В итоге максимальная скорость могла составлять аж 474 кбит/с (в 2003 году это было много), но на деле она была не выше 100-150 кбит/с с пингом около половины секунды. Такой скорости хватает для загрузки текста и небольших изображений, но о потоковой передаче хотя бы музыки речи не идет вообще.
WCDMA (3G)
В Европе тем временем развивался WCDMA, который являлся надстройкой над более продвинутой в сравнении с GSM UMTS. Он имел две широкие полосы с частотой по 5 МГц, и в рамках одной пары приемник-передатчик часть этих частот использовалась только этой парой. Это позволило снизить пинг до 50-70 мс, но и скорость при этом была не более 2 Мбит/с (а на больших расстояниях и вовсе до 384 Кбит/с). Страницы в интернете в итоге грузились достаточно быстро, и можно было даже слушать потоковую музыку, но до передачи потокового видео еще было далеко (да и не было тогда таких сервисов).
HSPA и HSPA+ (3.5G и 3.75G)
HSPA является развитием WCDMA, был модифицирован протокол, который позволяет обеспечить работу в сети большего числа пользователей. В итоге скорость могла составлять до 28 Мбит/с при закачке и до 11.5 Мбит/с при отдаче с пингом не более 30 мс. На деле скорости, конечно, раз в 5 ниже, но все же это позволяет смотреть HD-видео онлайн, а страницы грузятся достаточно быстро.
HSPA+ отличался от HSPA тем, что появилась поддержка технологии MIMO (то есть можно использовать два 5 МГц канала одновременно) — это позволило увеличить скорость аж до 42.2 Мбит/с. Однако увы — за использование сразу двух частот приходилось платить усиленным нагревом и более быстрой разрядкой телефона.
LTE (4G)
Еще до выхода LTE, в конце нулевых, появился мобильный WiMAX. Технология отлично подходила для передачи данных на больших скоростях на достаточно большие расстояния (структура сети аналогична таковой у GSM), однако из-за дефицита частот, неподготовленности законодательной базы и самое главное — дороговизны в сравнении с 3G, эта технология так и не получила развития.
Но вернемся к LTE. К концу нулевых уже было понятно, что дальше развивать CDMA/HSPA смысла нет — это как минимум уже выходит за рамки допустимого излучения, а также увеличение скорости существенно снижает автономность устройств. Поэтому был разработан абсолютно новый стандарт OFDMA взамен устаревающим CDMA/WCDMA. При использовании технологии OFDMA весь имеющийся спектр разбивается на поднесущие, ортогональные друг другу. В зависимости от используемой ширины канала общее количество поднесущих может быть 72, 180, 300, 600, 900 или 1200. Каждая из поднесущих может иметь свой вид модуляции. Могут использоваться следующие модуляции: QPSK, 16QAM, 64QAM. Множественный доступ организуется за счет того, что одна часть поднесущих выделяется одному пользователю, другая часть — второму пользователю, и т.д. Основной плюс технологии OFDMA заключается в том, что она позволяет бороться при приеме сигнала с негативными эффектами, вызванными многолучевым распространением. В итоге это позволило превысить порог в 100 Мбит/с на закачку при пинге не выше 20 мс — это уже сравнимо с домашним Wi-Fi. С учетом того, LTE поддерживает технологию MIMO 8×8, в теории скорость может достигать 1200 Мбит/с (LTE cat.8). 
Однако не обошлось и без минусов — во-первых, в основном используются частоты свыше 2 ГГц, и поэтому дальность сигнала не превышает пары километров, при этом на удалении скорость значительно падает. Второе — для выполнения необходимых быстрых преобразований Фурье (FFT) требуется достаточно большая вычислительная мощность, поэтому на слабых устройствах LTE может «есть» батарейку еще сильнее, чем 3G. И третий минус, сходящий на нет — это отсутствие возможности передачи голоса через LTE: если при работе в LTE поступал звонок, то телефон подключался к сети 2G/3G и его можно было принять (технология CSFB), а после отбоя телефон опять же подключался в LTE. Технология работала не очень хорошо — как минимум это приводило к задержке в несколько секунд у звонящего, как максимум — на устройство, работающее в сети LTE, вообще нельзя было дозвониться. Но сейчас все активнее используется технология VoLTE, которая позволяет передавать голос в отличном качестве через сеть LTE.
В итоге LTE для обычного пользователя мало отличается от Wi-Fi — страницы грузятся без задержки, равно как и музыка. Можно смотреть потоковое 1080p60, а время закачки приложений не превышает нескольких минут. Однако нет предела совершенству — уже представлен стандарт 5G, который должен привнести в массы скорости в несколько гигабит в секунду.
История мобильного интернета: 1991 – наши дни
Источник
Хотя плавный процесс эволюции мобильного интернета растянулся на десятилетия (и продолжается по сей день), мобильный доступ к данным стал стремительно менять нашу жизнь уже в начале и середине 2000-х годов, когда распространялись сети третьего поколения.
Пока телефоны становились всё меньше и производительнее, интернет адаптировался к мобильным платформам, росла скорость передачи данных (сети 4G улучшили пропускную способность примерно в десять раз по сравнению с 3G), мобильная связь становилась вездесущей.
Сегодня мы расскажем историю легендарного технологического рывка в телекоме: переход технологии от лабораторных стендов к массовому распространению по всему миру.
2G: начало сетей мобильного интернета
Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций, созданный в 1988 году, спроектировал GSM (Groupe Special Mobile) как решение, которое откроет новые возможности голосовой телефонии. По сути, речь шла о системе для телефонных звонков – никто не задумывался о том, что GSM может понадобиться для массового использования интернета.
Тот факт, что передача данных по новым устройствам стала цифровой, а не аналоговой, позволил развить многие из основных функций смартфона, которые и сейчас используются в качестве основы мобильного интернета. Такие возможности, как обмен текстовыми сообщениями, загрузка контента и чрезвычайно простой доступ к сети, дали потребителям возможность отправлять электронные письма, просматривать сайты и загружать простой медиаконтент (мелодии звонков и музыкальные файлы).
Уже 3 декабря 1992 года 22-летний сотрудник Sema Group Нил Папуорт протестировал новую технологию для оператора сотовой связи Vodafone, отправив короткое текстовое сообщение – SMS. Оно содержало всего два слова: «Счастливого Рождества». В тот момент сеть еще не позволяла отправлять SMS с телефона на телефон, поэтому первое сообщение передали с компьютера. Первоначально технология SMS была доступна только в сетях GSM, но в конечном итоге распространилась на все цифровые сети.
В 1997 году три лидера мобильного рынка того времени — Ericsson, Motorola и Nokia — объединились, чтобы «подружить» интернет и мобильную связь с помощью WAP (Wireless Application Protocol). Протокол WAP описывал способ, с помощью которого мобильное устройство могло получить доступ к ресурсам интернета без использования других устройств (например, модема).
В течение нескольких месяцев участниками проекта стало большинство крупных производителей инфраструктуры сотовой связи. Уже в мае 1998 года была опубликована первая редакция WAP — v.1.0. В этом протоколе скорости передачи данных варьировались в диапазоне 9,6-56 Кбит/сек.
В октябре 1999, вместе с дебютом Nokia 7110, голландский оператор сотовой связи Telfort BV запустил первый WAP-сайт (пример), который был адаптирован для просмотра на мобильных телефонах. С точки зрения скорости работы, простоты использования и внешнего вида WAP-сайт значительно отставал от ожиданий пользователей.
Кроме того, первые WAP-телефоны не были адаптированы к интернету. Вспомните, как приходилось пользоваться сетью до повсеместного распространения сенсорных экранов. Подключение к WAP-сервисам не входило в ежемесячные тарифные планы и оплачивалось отдельно. К тому же, скорость соединения была весьма низкой.
Протокол WAP дожил до 2013 года, после чего его использование прекратилось. Большинство интернет-браузеров стали поддерживать HTML, CSS и JavaScript. Не нужно было больше использовать WAP-разметку для обеспечения обратной совместимости веб-страниц. HTML стали поддерживать все Android-устройства, все устройства Blackberry, все версии iPhone, все устройства под управлением Windows Phone и многие телефоны Nokia. Смартфоны окончательно превратились в мини-ПК с постоянным подключением к интернету.
Впрочем, WAP утратил всякие перспективы ещё к началу 2000-х годов. В то время началось бурное развитие GPRS и EDGE. В 2000 году появились как первые коммерческие сервисы, так и первые телефоны с поддержкой General Packet Radio Service (GPRS). В 2001 году GPRS, стандартизированный Европейским институтом телекоммуникационных стандартов, был запущен во всем мире в качестве услуги, предоставляемой в рамках GSM для обеспечения доступа к мобильному Интернету. В системах 2G GPRS обеспечивает скорость передачи данных в диапазоне 56-114 Кбит/сек.
2.5G: EDGE
Позднее на базе GPRS появилась «надстройка» Enhanced Data Rate for GSM Evolution (EDGE) для более скоростной передачи данных, так что протокол доступа не изменился. Данные собираются в пакеты и передаются через виртуальный канал, который предоставляется абоненту на время GPRS-сеанса. Концепции, обеспечивающие передачу пакетных данных в сотовых радиосетях, сохранялись и развивались дальше от GPRS / EDGE к 3G и 4G.
EDGE в сети GSM был впервые представлен в 2003 году в Северной Америке. Благодаря внедрению сложных методов кодирования и передачи данных, EDGE обеспечивает более высокие скорости передачи битов на каждый радиоканал. EDGE может иметь полосу пропускания данных до 236 Кбит/сек (с полной задержкой менее 150 мс) с теоретическим максимумом в 473,6 Кбит/сек.
Время загрузки реальных файлов в зависимости от технологии.
В конце 2000-х годов были предприняты попытки улучшить пропускную способность 2.5G с помощью стандарта Evolved EDGE, также известного как EDGE Evolution. В этом стандарте уменьшены задержки, а скорость увеличена до 1 Мбит/сек.
Многие операторы связи стремились модернизировать существующую инфраструктуру, а не инвестировать в новую. Благодаря обновлению программного обеспечения и новым устройствам, совместимым с Evolved EDGE, многие поставщики услуг хотели избежать инвестиций в 3G. Однако этот стандарт так и не был введен в коммерческое использование.
3G: первый высокоскоростной доступ
По мере того, как 2G распространялась, а люди всех возрастов начали использовать телефоны в повседневной жизни, стал очевиден рост спроса на данные. Пользователи всё активнее требовали увеличения скорости передачи данных. Поскольку 2G не смог справиться с этой задачей, была создана новая технология.
3G представили в Японии в мае 2001 года. Основной технологической разницей между 3G и 2G было использование пакетной коммутации (3G), а не коммутации каналов (2G). При этом скорость 3G выросла в среднем до 2 Мбит/сек. (с 200 Кбит/сек. в начале внедрения технологии). Произошла революция, которую можно сравнить лишь с переходом от 56k-модемов к широкополосному доступу.
Благодаря надежному, быстрому подключению стали стремительно развиваться услуги потокового видео на телефоне, включая видеозвонки. Большинство сайтов обзавелись версиями для мобильных устройств. В целом, с середины 2000-х годов 3G значительно изменило веб-индустрию, особенно с точки зрения приложений и веб-интерактивности.
С приходом и распространением 3G, началась современная эпоха беспроводных мобильных смартфонов как карманных компьютеров, особенно после 2005 года, когда в 3G была внедрена технология пакетной передачи данных High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA). В HSDPA (также её называют 3.5G, 3G +, Turbo 3G) максимальная теоретическая скорость передачи данных по стандарту составила 14,4 Мбит/сек. (от базовой станции ко всем локальным абонентам) и до 5,76 Мбит/сек. от абонента.
Однако к 2009 году стало ясно, что в какой-то момент сети 3G будут перегружены трафиком от приложений, которым необходим доступ в сеть. В скором времени индустрия сосредоточилась на внедрении технологий 4G, намереваясь увеличить скорость в несколько раз по сравнению с существующими сетями 3G.
Источник
Первые технологии 4G были представлены в США (WiMAX основана на стандарте IEEE 802.16, пропускная способность одной базовой станции при шести секторах и ширине полосы пропускания 20 МГц составляет 180 Мбит/сек.) и Скандинавии (у LTE пропускная способность достигает 326,4 Мбит/сек. в сторону абонента и 172,8 Мбит/сек. в сторону базовой станции).
В короткой борьбе технология WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) уступила LTE (Long-Term Evolution). Оба стандарта условно относятся к четвертому поколению связи (4G), впервые запущенному в России оператором Yota, при этом основным преимуществом LTE является преемственность по отношению к 3G (UMTS/HSPA, HSPA+). WiMAX же является отдельной ветвью эволюции, которую сдерживали ограниченный ряд абонентских устройств, фактическое отсутствие роуминга и отказ крупнейших вендоров и мобильных операторов от инвестиций.
Технология 4G практически сравняла скорость мобильного интернета и домашнее широкополосное подключение. Существующий общий стандарт определяет 4G как сеть, в которой 100 Мб/сек. предоставляется для абонентов, находящихся в движении, и до 1 Гбит/сек. в идеальных условиях (абонентское устройство не движется). При этом задержка колеблется в пределах от 20 до 50 мс.
Источник
Стандарт пока не внедрен, но активно тестируется на скоростях 1-20 Гбит/сек. Переход на него ожидается в ближайшие несколько лет. 5G обеспечит не только высокую скорость передачи данных, но и даст толчок развитию таких технологических направлений, как беспилотный транспорт и умные города в рамках развития интернета вещей (поддержка одновременного подключения до 100 млн устройств на квадратный километр с задержкой не более 1 миллисекунды).
В России первая сеть 5G уже работает на территории инновационного центра «Сколково». Кроме того, ожидается, что 5G будет работать на некоторых стадионах, которые примут Чемпионат мира по футболу летом этого года.
Мобильный интернет
Содержание
История развития
Далее появилась технология WAP, которая позволяла не платить за время, проведенное в интернете, а платить только за размер скачанной информации. Появилась возможность заходить через мобильный интернет в почтовый ящик.
Развитие технологий помогает использовать все преимущества мобильного интернета практически в любой точке земного шара. С каждым годом возрастают скорость и качество мобильного интернета, а стоимость его регулярно становится дешевле.
В мире
Технологии мобильной связи и передачи данных являются активно развивающимся направлением в мире современных информационных технологий. Развитие технологий передачи данных ведет к реструктуризации всей информационной индустрии и интеграции телекоммуникационных, компьютерных и телевизионных сетей. Развитие же технологий беспроводной мобильной связи меняет образ жизни самого человека. Комбинация этих технологий обеспечивает мобильный доступ к ресурсам сети Интернет, что, в конечном счете, изменит ее мир. Различные службы мобильной передачи данных, основанные на технологии мобильного доступа в Интернет, предоставляют абонентам широкий выбор онлайновых услуг:
По данным исследования проведённого в 17 странах Центральной и Восточной Европы, 2008-й был отмечен значительным ростом числа пользователей мобильного Интернета. Если в 2007 году количество использующих мобильный Интернет абонентов составляло 3,6 % от общего числа пользователей сети, то в 2008-м оно увеличилось до 12 %.
Проникновение телефонов с мобильным интернетом/смартфонов в мире: Франция 60/30%, Германия 94/22%, Англия 71/46%, Италия 72/22%.
Мобильный интернет входит в ТОП-10 операций с мобильным телефоном и рейтинг его продолжает расти.
В России
Несмотря на значительное отставание от мировых лидеров по уровню проникновения мобильного интернета, Россия находится на первом месте среди европейских стран.
Количество пользователей мобильного интернета в России продолжает увеличиваться с каждым годом. Увеличение продаж смартфонов влияет на этот процесс самым активным образом, ведь треть всех владельцев «умных» телефонов ежедневно подключаются с их помощью к сети. Если в 2007 году количество пользователей, использующих мобильный доступ, было всего 3,6 % от общего количества пользователей Интернет, то в 2008-м оно увеличилось до 12 %, а в 2011 году составило уже 18 %.
Более всего востребованы у пользователей мобильного интернета поиск информации (71 %), общение в социальных сетях (64 %), использование электронной почты (63 %), общение на форумах и блогах (40 %).
Услуги мобильного интернета третьего поколения предлагают в основном операторы из «большой тройки». Например, компанией «ВымпелКом» (бренд Beeline) услуга доступа к мобильному интернету предоставляется с начала 2000 годов по технологии WAP, а с 2008 года по технологии 3G.
Мобильный интернет для работы
Главное преимущество мобильного интернета для сотрудников компаний — это свобода перемещений с доступом к нужной информации. Из основных преимуществ мобильного интернета для работающих людей можно выделить несколько отдельных направлений: работу с корпоративной и личной почтой, работу с документами разных форматов, использование доступа в корпоративные сети и использование специальных корпоративных приложений.
Среди множества преимуществ мобильного интернета менеджеры компаний выделяют:
Мобильный интернет уже давно стал не роскошью, а необходимым инструментом для увеличения производительности труда.
Организации предоставляют мобильным сотрудникам необходимые инструменты и другие ресурсы, а самое главное — средства связи, работающие столь же эффективно, как в офисе. Примером может служить услуга «мобильный VPN» от «Билайн». С помощью этой услуги даже вне офиса можно просматривать корпоративный портал компании, работать с базой данных и файлами сети, а также обеспечить доступ к корпоративным приложениям с любого мобильного устройства.
Мобильный интернет незаменим и при использовании различных бизнес приложений, которых с каждым днем становится все больше.
Сегодня для каждой мобильной платформы смартфонов (Android, iOS, BlackBerry и др.) разработано множество приложений на базе мобильного интернета. Для каждодневного использования это могут быть приложения, показывающие актуальную погоду, пробки, новости и т. д. Но для компаний такие приложения на базе мобильного интернета еще и увеличивают эффективность бизнеса. Например, с их помощью можно отслеживать деловые новости, следить за котировками акций, визировать договора, утверждать командировки и многое другое.
Как работает мобильный интернет Гид по всем поколениям сотовой связи
Текст Сергей Апресов
Т ипичная любительская рация имеет 16 каналов и «бьет» на десятки километров. На общей территории всего 16 пар абонентов могут общаться по такой рации, не мешая друг другу. На аналогичной площади в современном городе десятки тысяч человек одновременно разговаривают по сотовым телефонам, и дефицитных радиочастот хватает на всех. Причина кроется в самом слове «сотовый».
1980-е годы. Мобильные данные: не поддерживаются
Первые мобильные, а точнее автомобильные телефоны, появились в конце 1940-х годов. Огромная башенная антенна с радиусом действия в десятки километров соединяла их с телефонной сетью. В 1960-х каждому радиотелефону стали выделять сразу два канала: один на передачу, другой на прием, чтобы пользователь мог одновременно говорить и слушать (такой режим связи называется дуплексным). Центральная антенна могла обслуживать единицы дуплексных телефонов одновременно.
В 1980-х операторы разделили территории на множество небольших сот, каждая из которых обслуживалась своей базовой станцией — антенной, подключенной к телефонной сети по проводам. Теоретически одна станция могла предоставить пары частот для 28 абонентов, хотя на практике число было и того меньше. Главное, что теперь частоты можно было использовать многократно.
Каждая сота граничит с шестью соседними. Их зоны действия частично пересекаются, поэтому семь ближайших друг к другу антенн не должны иметь общих частот. Зато за пределами «семерки» одни и те же частоты можно использовать снова и снова. Создатели сотовых сетей первого поколения догадались разделить радиоэфир между абонентами по территориальному признаку.
Этим принципом мы пользуемся и сегодня. Попадая в зону действия базовой станции, мобильный телефон связывается с ней по специальному сервисному каналу и регистрируется в сети. Сеть всегда «знает», рядом с какой станцией вы находитесь и куда перебросить звонок, если кто-то наберет ваш номер. В отличие от рации, сотовый телефон обеспечивает связь лишь на «последней миле». Несопоставимо большее расстояние сигнал между абонентами проходит по проводам.
1990-е годы. Мобильные данные: от СМС-сообщений до интернета на скорости до 384 кбит/с
Сети 2G сделали мобильную связь по-настоящему массовой. Наши первые моноблоки и раскладушки работали по стандарту второго поколения — GSM (Global System for Mobile, глобальный стандарт мобильной связи). Связь стала цифровой: голоса абонентов перед пересылкой преобразовывались в цифровые данные, и их уже нельзя было перехватить с помощью обычной рации. В сетях появился роуминг: операторы договорились передавать друг другу звонки своих клиентов, и отчасти поэтому стандарт назвали «глобальным».
Motorola DYNA T-A-C 8000X
Но главное — оборудование второго поколения обслуживало еще больше людей, и на этом стоит остановиться подробнее. В сетях 1G абоненты делили радиоэфир по территориальному принципу: распределялись по сотам. Каждая базовая станция обслуживала до нескольких десятков абонентов, выдавая каждому из них свою пару радиочастот: одну на передачу и одну на прием. Такая технология называется Frequency Division Multiple Access (FDMA), или множественный доступ с делением по частоте.
В сетях второго поколения заработал дополнительный принцип деления — по времени, или Time Division Multiple Access (TDMA). Внутри каждой частоты базовая станция выделяет восемь временных слотов и распределяет их между абонентами. Телефон говорящего преобразует голос в цифровые данные и пересылает их часть в отведенный момент времени. Затем делает паузу, уступая другим, а когда вновь настает его очередь, досылает оставшуюся часть. Аппарат собеседника считывает информацию из нужных слотов, сшивает цифровые данные и восстанавливает из них голос. Все происходит так быстро, что люди ничего не замечают. А телефоны тем временем нарезают частотный диапазон уже не «полосками», а «кубиками».
Раз связь стала цифровой, неудивительно, что даже первые аппараты второго поколения могли передавать не только голос, но и данные: СМС-сообщения. Поздние версии 2G-сетей позволяли выходить в интернет со скоростью до 384 кбит/с. Однако до современных стриминговых скоростей было еще далеко.
2000-е годы. Мобильные данные: от 2 до 14,7 Мбит/с
В сетях третьего поколения интернет стал по-настоящему широкополосным. Часто под этим термином понимают просто высокую скорость передачи данных. В более узком смысле слово «широкополосный» подразумевает, что по одному носителю передается сразу несколько потоков информации. Например, единственный провод используется для голосовой связи и интернета одновременно.
Широкополосность тесно связана с понятием модуляции, которую проще объяснить на примере FM-радио. В эфире передается музыка, то есть звук. Человек воспринимает на слух сигналы с частотой от 20 Гц до 20 000 Гц (1 Гц — одно колебание в секунду). Однако частота радиоволн в FM-диапазоне намного выше: в районе 100 МГц (миллионов герц). Чтобы радиочастота (несущая) передавала звук, ее модулируют, то есть изменяют: когда уровень звукового сигнала повышается, увеличивается частота несущей, и наоборот. Частота несущей радиоволны колеблется в пределах 180 кГц. Этой полосы пропускания (bandwidth) хватает, чтобы приемник извлек из нее качественный звук. Аббревиатура FM, собственно, и означает частотную модуляцию — Frequency Modulation.
Звук, который мы слышим по радио, устроен куда сложнее и содержит больше информации, чем цифровой сигнал — последовательность нулей и единиц. Однако, используя продвинутые алгоритмы модуляции, можно упаковать в несущую волну сразу много цифровых потоков, то есть сделать сигнал широкополосным. И от ширины частотной полосы будет зависеть, сколько именно данных в единицу времени получится передать.
В сетях третьего поколения, вместо того чтобы делить частотный диапазон на полосы по 25 кГц (2G FDMA) между абонентами, им дали возможность совместно использовать «магистраль» шириной в 1,23 МГц, то есть в пятьдесят раз больше. Для совместного доступа применили технологию с разделением по коду: CDMA (Code Division Multiple Access). По каналу пришлось передавать значительное количество «лишней» информации (псевдослучайный код), но результат того стоил.
2010-е годы. Мобильные данные: от 300 Мбит/с до 3 Гбит/с
Сети четвертого поколения работают приблизительно в том же диапазоне частот, что и 3G и даже 2G (от 800 до 2600 МГц). Но если в начале 1990-х все наши мобильные данные сводились к эсэмэскам, то сегодня мы на лету смотрим видео высокого разрешения. Стандарты 4G выжали все соки из эфирного пространства, которое эксплуатировалось десятилетиями. Не зря четвертое поколение ассоциируется с аббревиатурой LTE — Long Term Evolution, или долговременное развитие.
Радиоволны, подобно волнам на поверхности воды, могут взаимодействовать с окружающими предметами и друг с другом. Они отражаются от зданий, рассеиваются, проходя сквозь стены, и даже искажают соседние волны. Чтобы волны соседних полос не мешали друг другу, в технологиях FDMA и CDMA между ними оставляли защитный диапазон. Создателям 4G удалось использовать эти пустоты и дополнительно уплотнить эфир с помощью технологий MIMO и OFDMA.
MIMO расшифровывается как Multiple Input Multiple Output — «множественные входы и множественные выходы». Базовая станция посылает сигнал сразу с двух или более антенн, а мобильный телефон принимает соответственно двумя или более антеннами (да, все они помещаются в компактном корпусе). Несколько версий радиосигнала проходят разные пути в пространстве и искажаются каждый по-своему, но затем компьютер восстанавливает из них качественный исходный сигнал.
За технологией OFDMA (O здесь означает «ортогональный») стоит сложная математика. Но вкратце суть ее в том, что отведенная одному абоненту полоса частот (несущая) разбивается на множество (до 256) поднесущих. Их частотные спектры пересекаются, и они непременно мешали бы друг другу, если бы не были филигранно синхронизированы по времени. В тот момент, когда поднесущая достигает пика мощности, ее ближайшие соседки всегда слабы.
В сетях 4G ресурсы сети используются максимально гибко. Система постоянно варьирует ширину полос, временные слоты и количество поднесущих в зависимости от аппетитов конкретных пользователей и качества радиосигнала.
Что такое 5G Как работает сотовая связь пятого поколения
Словосочетание «оборудование пятого поколения» само по себе не гарантирует запредельных скоростей. За термином 5G скрывается целый набор технологий, которые могут использоваться как все вместе, так и в различных комбинациях
Использованные источники: Материал опубликован в журнале «Цифровой океан» № 3, 2020, EIRIK SOLHEIM / UNSPLASH, ALEXEY_BOLDIN / ISTOCK, TIM BOYLE / BLOOMBERG / GETTY IMAGES, ALAMY, KRYSTOF.K & NMUSEUM (CC BY-SA 3.0)