0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Энциклопедия GSM связи. Часть 5, мобильный интернет

Содержание

Системы мобильной связи

Системы мобильной связи (2018) Буснюк Н. Н., Мельянец Г. И.

Приводятся базовые определения и информация об основных видах мобильной связи, понятия сотовой связи, радиосигнала и его характеристик, частотно-территориального планирования; рассматриваются оборудование систем мобильной связи поколений 2G-4G, проблемы передачи цифрового сигнала и способы защиты от помех, алгоритмы преобразования и передачи радиосигналов.

ОСНОВЫ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

1.1. Основные виды мобильной связи
1.2. История развития и поколения сотовой связи
1.3. Методы множественного доступа
1.4. Сигнал и его основные характеристики
1.4.1. Виды сигналов, применяемые в телекоммуникации
1.4.2. Основные характеристики сигнала
1.4.3. Виды модуляции цифровых сигналов
1.5. Проблемы передачи сигнала
1.5.1. Затухание сигнала
1.5.2. Теневые зоны
1.5.3. Многолучевое распространение сигналов
1.5.4. Замирания сигнала
1.5.5. Временные задержки
1.6. Способы противодействия отрицательным воздействиям на радиосигнал
1.6.1. Перемежение
1.6.2. Разнесенный прием
1.6.3. Перескоки по частоте
1.6.4. Адаптивная коррекция
1.6.5. Помехоустойчивое кодирование
1.6.6. Управление мощностью
1.7. Организация сотовых сетей
1.7.1. Элементы сотовых сетей связи
1.7.2. Планирование сотовых сетей
1.7.3. Организация связи в сотовых сетях

СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ ПОКОЛЕНИЯ 2G

2.1. Общие характеристики стандарта GSM
2.2. Планирование сетей GSM
2.2.1. Сотовая структура
2.2.2. Выбор геометрических параметров ячейки
2.3. Элементы сети GSM
2.3.1. Мобильная станция
2.3.2. Базовая станция
2.3.3. Центр коммутации
2.3.4. Интерфейсы
2.4. Физические и логические каналы в GSM
2.5. Процедуры обработки радиосигналов
2.5.1. Обработка сигналов в стандарте GSM
2.5.2. Канальное кодирование
2.5.3. Шифрование
2.5.4. Передача кадров
2.5.5. Перемежение блоков
2.5.6. Форматирование пакетов
2.5.7. Кадры TDMA
2.5.8. Перескоки частоты
2.5.9. Адаптивная эквализация
2.5.10. Временное опережение передачи
2.5.11. Аутентификация
2.6. Сотовые системы стандарта CDMA
2.6.1. Технология CDMA
2.6.2. Структура сети CDMA
2.6.3 Организация каналов в стандарте CDMA

СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ ПОКОЛЕНИЯ 3G

3.1. Технологии поколения 2,5G+
3.1.1. Технология HSCSD
3.1.2. Технология GPRS
3.1.3. Технология EDGE
3.2. Семейство систем IMT-2000
3.2.1. CDMA2000
3.2.2. Стандарт UMTS
3.2.2.1. Общая характеристика
3.2.2.2. Структура сети
3.2.2.3. Канальная структура
3.2.2.4. Технология HSDPA

СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ ПОКОЛЕНИЯ 4G

4.1. Сравнение стандартов LTE и WiMax
4.2. Технологии 4G
4.2.1. Технология OFDMA
4.2.2. Технология передачи данных MIMO
4.3. Структура сети стандарта WiMax
4.4. Организация сетей LTE
4.4.1. Архитектура сети стандарта LTE
4.4.2. Канальная структура сетей LTE
4.4.3. Радиоинтерфейс LTE
4.4.3.1. Использование технологии MIМО в LTE
4.4.3.2. Повторная передача данных в LTE
4.4.4. Технология передачи голоса по сети LTE
4.4.5. Стеки протоколов и услуги
4.4.6. Помехоустойчивое кодирование

Название: Системы мобильной связи
Автор: Буснюк Н. Н., Мельянец Г.И.
Год издания: 2018
Страниц: 153
Формат: PDF
Размер: 29 mb
Качество: Отличное
Язык: Русский

Поколения мобильной связи 1G, 2G, 3G, 4G, 5G

Мысль о создании беспроводной мобильной связи зародилась еще в начале прошлого столетия. С тех пор, работы в этом направлении велись по большей части западными странами и Советским Союзом. Рабочий прототип сотового телефона появился только лишь в 1973 году, когда компанией Motorola был представлен миру официально первый мобильный телефон DynaTac. В том же году, 3 апреля, директор отдела мобильной связи компании Motorola Мартин Купер, прогуливаясь по Манхеттену, демонстративно позвонил по мобильному телефону, чем привел в восторг прохожих.

Сегодня, жизнь человека трудно представить без мобильного телефона. Телефония, интернет со всеми его сервисами и возможностями – то без чего теперь невозможно обойтись ни дня. А ведь появилось все это не так уж давно, хотя за последние 35 лет сменилось уже четыре поколения сотовой связи. Развитие в этой области идет так быстро, что, едва исчерпав возможности 4G, операторы вот-вот предложат новое – пятое поколения мобильной связи.

В этой статье мы расскажем о том, как развивалась сотовая связь из поколения в поколение, и какие технологии применялись на каждом из этапов.

1G – первое поколение

Стандарты связи первого поколения были аналоговыми и имели множество недостатков. Все тогдашние технологии, мало того, что имели проблемы были с качеством сигнала, так еще и были несовместимы между собой.

Наибольшее распространение получили следующие стандарты:

  • AMPS (Advanced Mobile Phone Service – усовершенствованная подвижная телефонная служба). Данный стандарт широко использовался в странах Северной и Южной Америки, а также в Австралии;
  • TACS (Total Access Communications System — тотальная система доступа к связи). Этот стандарт получил распространение во многих Европейских странах;
  • NMT (Nordic Mobile Telephone – северный мобильный телефон). Использовался в скандинавских странах.
  • TZ-801 (TZ-802, TZ-803). Использовался в Японии.

Несмотря на все недостатки, аналоговым сетям мобильной связи все же нашли коммерческое применение. Первопроходцами в этом, ожидаемо, стали японцы, которые запустили в массы аналоговую беспроводную телефонную сеть в 1979 году. Затем, в 1981 году, сеть была запущена в некоторых европейских странах — Дании, Швеции, Норвегии и Финляндии. В США, первая коммерческая беспроводная телефонная сеть была пущена в эксплуатацию лишь в 1983 году.

2G – второе поколение

Начиная с 1982 года, изучением и разработкой пан-Европейской наземной системы подвижной связи общего применения занималась рабочая группа GSM (от франц. Groupe Spécial Mobile — специальная группа по подвижной связи), которая была сформирована Европейской конференцией почтовых и телекоммуникационных ведомств. Затем, в 1989 году, изучение и разработку второго поколения мобильной связи продолжил Европейский институт стандартов в телекоммуникации. Но аббревиатура GSM осталась, хотя и приобрела новое значение — Global System for Mobile Communications (глобальная система для подвижной связи).

Внедрение коммерческих проектов на основе технологий второго поколения началось в 1991 году. Отличало второе поколение от первого в первую очередь применение цифровых методов передачи данных, что открыло возможности для создание таких сервисов, как SMS (Short Message Service — служба коротких сообщений), WAP (Wireless Application Protocol — беспроводной протокол передачи данных), с помощью которого стал возможен доступ к Интернет с мобильных устройств. Но скорость передачи данных в сетях 2G, конечно же, пока оставляла желать лучшего, так как позволяла загружать не более 19 Кбит интернет-трафика в секунду. Тем не менее, пользователи очень высоко оценили ноу-хау, и стимулов для дальнейшего развития технологий передачи данных посредством мобильных сетей было более чем достаточно.

Стоит отметить, что на пути к третьему поколению, были предприняты некоторые значительные шаги в развитии, которые, получили условные обозначения 2,5G и 2,7G.

Промежуточное поколение 2,5G ознаменовал приход технологии GPRS (General Packet Radio Service — пакетная радиосвязь общего пользования), которая позволила увеличить скорость передачи данных с 19 до аж 172 кбит/с. Но это лишь в теории, на практике скорость едва ли достигала 80 кбит/с, что по сравнению с 2G тоже не так уж плохо.

Другое яркое событие – появление технологии EDGE (EGPRS) (Enhanced Data rates for GSM Evolution). Этим событием был обозначен следующий промежуточный этап, получивший название 2,7G. Промежуточный, а не следующий, так как технология предполагала лишь усовершенствование прежней, а не создание чего-то принципиально нового. Что касается скорости передачи данных в таких сетях, то теоретический максимум составлял около 470 Кбит/с, практические показатели варьировались в районе 150 Кбит/с.

3G – третье поколение

В то время, как продолжалось коммерческое внедрение и усовершенствование технологий второго поколения, активно велись работы по созданию нового — третьего поколения. И вот, в начале 2000-х годов, наконец была запущена в эксплуатацию сеть 3G (в России в 2002 году). Основой послужила технология CDMA (Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодовым разделением).

Третье поколение включает в себя целых 5 стандартов:

  • UMTS/WCDMA
  • CDMA2000/IMT-MC
  • TD-CDMA/TD-SCDMA
  • DECT
  • UWC-136

Первые два получили самое широкое применение в мире. Рассмотрим стандарты, используемые в России.

  • UMTS (Universal Mobile Telecommunications System – универсальная сисема мобильной электросвязи) – технология, разработанная на основе WCDMA с целью внедрения 3G в Европейских странах. Успешно прижилась так же и в нашей стране. Работает в частотном диапазоне 2110-2200 МГц. Максимальная скорость передачи данных в режиме UMTS составляет около 2 Мбит/с, при условии, что принимающее устройство неподвижно. При движении абонента значительно падает, и в зависимости от скорости движения, может снизиться до 144 Кбит/с.
  • HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access— высокоскоростная пакетная передача данных от базовой станции к мобильному телефону) – самый первый из семейства протоколов сотовой связи HSPA (High Speed Packet Access — высокоскоростная пакетная передача данных). Основанный на UMTS технологии, он и последующие его версии, позволили значительно увеличить скорость передачи данных в сетях 3G. В первой реализации протокол HSDPA имел максимальную скорость передачи данных 1,2 Мбит/с. Скорость передачи данных в последующей версии протокола HSDPA составляла уже 3,6 Мбит/с. Дальнейшее развитие протокола HSDPA позволило увеличить скорость сначала до 7,2 Мбит/с, а затем, и до 14,4 Мбит/с.
  • HSPA+ – технология, базирующаяся в свою очередь на HSDPA, реализует более сложные методы модуляции сигнала (16QAM, 64QAM). HSPA+ в двухканальном режиме (DC-HSPA+) позволяет достигать скорости передачи данных до 42,2 Мбит/с.

4G – четвертое поколение

Сегодня, в мобильных сетях широко применяется технология уже четвертого поколения, причем не только в больших городах, но и в городах поменьше и даже деревнях. Переход к 4G был ознаменован внедрением новых стандартов передачи данных в беспроводных сетях, которые были разработаны совместными усилиями компаний Hewlett-Packard и NTT DoCoMo. Речь идет о стандартах WiMax и LTE. Далее подробнее о каждом из них.

Читать еще:  Battlefield Hardline: новая студия, новый взгляд

WiMAX. Данный стандарт был разработан еще в 2001 году организацией WiMAX Forum. В состав данной организации входили такие производители, как Huawei Technologies, Samsung, Intel и многие другие известные компании. По сути технология WiMAX является продолжением всем знакомого стандарта беспроводной связи для локальных сетей Wi-Fi. Коммерческое применение для этой технологии впервые нашлось в Канаде в 2005 году.

LTE (Long-Term Evolution— долговременное развитие) концептуально является продолжением развития стандартов предыдущих поколений — GSM/UMTS и изначально к четвёртому поколению не относился, но на сегодняшний день именно этот стандарт является основным для сетей четвертого поколения. Разработанный крупнейшим в Японии оператором сотовой связи NTT DoCoMo, в десятом его релизе (LTE Advanced), данный стандарт был принят Международным союзом электросвязи как стандарт четвертого поколения, так как отвечал всем предъявляемым требованиям. Первый запуск коммерческой сети с поддержкой LTE был осуществлен в 2009 году в Швеции и Норвегии.

Максимально возможная скорость передачи данных по стандарту LTE составляет 326.4 Мбит/с, но это в теории. Что касается практики, то скорость передачи данных будет существенно зависеть от ширины диапазона частот, используемой оператором. Из российских операторов сотовой связи, на сегодняшний день, наибольшую ширину диапазона частот для сетей беспроводной связи, которая составляет 40 МГц, использует только Мегафон. Остальные компании, предоставляющие услуги сотовой связи, используют ширину канала 10 МГц.

Для сравнения, максимум скорости передачи данных в LTE-сетях в диапазоне частот 10 МГЦ составляет 75 Мбит/с, а предельная скорость в диапазоне 40 МГц может достигать 300 Мбит/с.

Есть еще такое понятие, как частотная полоса. Спецификации на такие частотные полосы называются бэндами (band). Всего таких спецификаций 70 и в разных странах для сетей LTE применяются разные спецификации. В России используются следующие 5:

  • band3 FDD LTE в частотном диапазоне 1800 МГц;
  • band7 FDD LTE в частотном диапазоне 2600 МГц;
  • band20 FDD LTE в частотном диапазоне 800 МГц;
  • band31 FDD LTE в частотном диапазоне 450 МГц;
  • band38 TDD LTE в частотном диапазоне 2600 МГц.

В сетях LTE FDD (Frequency Division Duplex) используется метод частотного разделения, это означает, что загрузка и передача трафика осуществляется в разных частотных диапазонах. А в сетях LTE TDD (Time Division Duplex) используется метод разделения по времени, то есть входящий и исходящий трафик передаются в одном диапазоне частот, но в разные промежутки времени.

5G – пятое поколение

Работы по разработке стандартов для сетей беспроводной передачи данных пятого поколения, на момент написания статьи, еще ведутся. Основным спонсором исследований в этом направлении является один из крупнейших игроков на рынке сетевого оборудования — китайская компании Huawei Technologies. Начало работ по внедрению 5G прогнозируется в 2020 году. В опытных испытаниях технологий пятого поколения удавалось достичь скорости передачи данных 25 Гбит/с, и это значение почти на порядок выше того, что способна дать сеть четвертого поколения.

Поддержка стандартов мобильной беспроводной связи.

Оборудование базовых станций российских сотовых операторов обеспечивает поддержку стандартов всех поколений, начиная с 2G: GSM, GPRS, EDGE, WCDMA, UMTS, HSPA, LTE, LTE-Advanced. Это дает возможность получать доступ к сети Интернет с мобильных устройств как новых, так и предыдущих поколений. Обычно, устройства для доступа к беспроводной сети интернет, будь то телефон, usb-модем или роутер с поддержкой сим-карт, при подключении выбирают ту сеть, которая обеспечивает максимальный уровень сигнала. Но, на большинстве из них в настройках можно вручную установить ту сеть, к которой следует подключаться. Такая мера может быть оправдана в тех случаях, когда несмотря на высокий уровень сигнала LTE, наблюдается низкая скорость соединения, обусловленная высокой загруженностью оборудования базовой станции, и переключение на режим UMTS в некоторых случаях может помочь увеличить скорость передачи данных.

UMTS и LTE частоты в России: стандарты нового поколения

Развитие стандартов GSM 900, GSM E900, GSM 1800 способствовало улучшению каналов коммуникации, однако не решало проблему доступа к интернету на том уровне, как того требует современный человек.

Эти стандарты относились ко второму поколению (2G), в котором для передачи данных использовались протоколы EDGE, GPRS, что позволяло достичь скорости до 473,6 Кбит/с – катастрофически низкой для современного пользователя.

На сегодняшний день стандарты сотовой связи одним из наиболее важных требований определяют скорость передачи данных и чистоту сигнала. Очевидно, что это влияет на развитие рынка мобильных операторов. Так в свое время в России появились 3G сети, которые завоевали массовое внимание пользователей. А теперь именно по этой причине увеличивается количество людей, которые выбирают 4G.

Особенность стандарта UMTS

Главная особенность, которая отличает стандарт UMTS от GSM, заключается в том, что использование протоколов WCDMA, HSPA+, HSDPA дает возможность пользователям получить доступ к более качественному мобильному интернету. При скоростях от 2 до 21 Мбит/сек можно не только передавать больший объем данных, но даже совершать видео звонки.

UMTS покрывает более 120 крупнейших российских городов. Это стандарт, в котором популярные ныне мобильные операторы (МТС, Билайн, МегаФон и Скайлинк) предоставляют услугу 3G-интернета.

Не секрет, что высокие частоты более эффективны для обмена данными. Однако в России есть свои нюансы, которые делают невозможным использование в некоторых регионах, к примеру, UMTS частоты 2100 мГц.

Причина проста: частота UMTS 2100, которая активно используется для 3G-интернета, на препятствиях быстро садится. Это означает, что качественному сигналу мешают не только расстояния до базовых станций, но также повышенная растительность. Кроме того, некоторые регионы для этой частоты практически закрыты из-за работы систем ПВО. Так, в Юго-Западной части Московской области размещено несколько военных баз, и соответственно, введено негласное табу на использование данной частоты.

В такой ситуации для 3G-интернета применяется UMTS 900. Волны в этом частотном диапазоне имеют более высокую проникающую способность. В то же время, на такой частоте скорость передачи данных редко достигает 10 мбит/сек. Тем не менее, если учесть, что еще несколько лет назад во многих городах даже подумать не могли об интернет-покрытии, это не так уж и плохо.

На данный момент с популярным UMTS900 показывают отличные результаты Huawei E352 и более стабильный вариант E352b, а также E372, E353, E3131, B970b, B260a, E367, E392, E3276.

LTE: в каких диапазонах будет работать стандарт будущего?

Логичным развитием UMTS стали разработки в 2008-2010 гг. LTE – нового стандарта, цель которого заключается в том, чтобы повысить скорость обработки сигнала и пропускную способность, а в техническом плане – упростить сетевую архитектуру и тем самым сократить время при передаче данных. В России же сеть LTE официально запущена в 2012 году.

Именно технология LTE определяет развитие в нашей стране мобильного интернета нового поколения – 4G. Это означает доступ к онлайн-трансляциям, быстрой передаче файлов большого объема и другим преимуществом современного интернета.

На данный момент 4G интернет поддерживается стандартами LTE 800, LTE 1800, LTE 2600, при чем используются протоколы LTE Cat.4, Cat.5, Cat.6. Это позволяет в теории получить скорость передачи данных до 100 Мбит/с на отдаче и до 50 Мбит/с на приеме.

Высокие частоты LTE становятся идеальным решением для регионов, где плотность населения достаточно высокая и где такая скорость передачи данных очень важна. К ним относятся, например, крупные промышленные города. Тем не менее, если все операторы станут работать только в диапазоне LTE 2600 – моментально возникнет проблема с покрытием радиосигнала.

Сейчас воспользоваться преимуществами технологии 4G могут жители Москвы, Санкт-Петербурга, Краснодара, Новосибирска, Сочи, Уфы и Самары. На территории России Yota стала одним из первых операторов, которые развивали четвертое поколение мобильных стандартов. Теперь к ним присоединились и такие крупные операторы, как Мегафон и МТС.

Оптимальным сегодня считается развитие LTE 1800: эта частота является более экономичной и позволяет выйти на рынок новым компаниям, которые предлагают услуги мобильной связи. Еще дешевле строить сети на частоте 800 МГц. Таким образом, можно предугадать, что именно LTE 800 и LTE 1800 будут наиболее популярными среди операторов и, соответственно, у нас с вами.

Частоты LTE различных мобильных операторов

Мегафон: частоты LTE 742,5-750 МГц / 783,5-791 МГц, 847-854,5 МГц / 806-813,5 МГц, 2530-2540 МГц / 2650-2660 МГц, 2570-2595 МГц (лицензия на Москву и Московскую область);

МТС: частоты LTE 720—727,5 MHz / 761—768,5 МГц, 839,5-847 МГц / 798,5-806 МГц, 1710-1785 МГц / 1805-1880 МГц, 2540-2550 МГц / 2660-2670 МГц, 2595—2620 МГц (лицензия на Москву и Московскую область);

Билайн: частоты LTE 735-742,5 МГц / 776-783,5 МГц, 854,5-862 МГц / 813,5-821 МГц, 2550-2560 МГц / 2670-2680 МГц.

— Ростелеком: частоты LTE 2560-2570 / 2680-2690 МГц.

— Yota: частоты LTE 2500-2530 / 2630-2650 МГц.

— Теле2: частоты 791-798,5 / 832 — 839,5 МГц.

Усиление сигнала на разных частотах

Когда вы попадаете в зону неуверенного приема сигнала или на большое расстояние отдаляетесь от базовой станции своего оператора, без дополнительной антенны не обойтись.

Направленные антенны UMTS 900 сигнала имеет элементарную комплектацию и позволяют значительно повысить уровень связи. При этом более стабильным становится не только Интернет-соединение, но и качество передачи голоса во время телефонного разговора. Без антенны UMTS 2100 не обойтись, если вы хотите использовать интернет во время поездки: из-за постоянного переключения от вышки к вышке скорость передачи данных катастрофически падает.

Направленные антенны LTE 800 и антенны LTE 1800 – оптимальный вариант для усиления 4G сигнала в соответствующих частотах. У этих стандартов более высокая проникающая способность и дальность сигнала.

Тем не менее, скорость передачи данных выше у LTE 2600, благодаря чему 80% пользователей в Москве уже перешли на этот стандарт. И покупка антенны LTE 2600 является обязательным условием для тех, кто выбрал 4G LTE 2600 (Мегафон, МТС, Билайн, Ростелеком, Yota), чтобы получить максимальную скорость работы интернета. Усилитель LTE сигнала позволит гарантировано получить стабильную передачу данных на высоких частотах.

Читать еще:  The Wolf Among Us — Episode 4. In Sheep’s Clothing

Решения от GSM-Репитеры.РУ

Сети И Стандарты Мобильной Связи На Территории Российской Федерации

Если говорить о поколениях мобильной связи, то в России наиболее развито и широко представлено 2G. Основные стандарты второго поколения в РФ – GSM 900/1800 и CDMA 450. Как GSM, так и CDMA используются для голосовых звонков, текстовых сообщений и мобильного доступа в интернет. Хотя второе поколение и не может обеспечить таких же скоростей, как скажем, 3G, или 4G, но это единственный вид сотовой связи который присутствует во всех регионах Российской Федерации, даже в наиболее удаленных. Крупнейшими мобильными провайдерами на территории РФ являются МегаФон, МТС, Beeline, ВымпелКом и Теле2. В среднем покрытие территории РФ составляет 85%, однако МТС, к примеру, обеспечивает покрытие на 100% России.

(Кликните по изображению, чтобы увидеть его в полном размере)

Стандарт GSM в России использует частоты в 900 и 1800 МГц. Поскольку все мобильные телефоны являются дуплексными устройствами, для связи используются сразу две частоты, одна для приема, вторая для передачи данных. К слову, при определении положения мобильного устройства методом триангуляции по вышкам сотовой связи используются именно эти две частоты. CDMA использует две частоты в диапазонах 450 и 850 МГц, с таким же дуплексным распределением. Крупнейшим CDMA провайдером является СКАЙЛИНК. Как мы уже отмечали, эти стандарты используются в основном для голосовых звонков, текстовых сообщений и мобильного доступа в интернет. Доступ в интернет реализован на технологиях GPRS и EDGE.

Третье поколение мобильной связи или 3G, которое широко используется по всему миру также представлено и в России. Крупнейшие сети 3G в стране работают на технологии WCDMA и согласно решению ГКРЧ работают на частотах 2000-2100 МГц. Под 3G следует понимать 3G со всеми надстройками: HSUPA, HSPDA HSPA+, которые часто ошибочно имеют как 3,5G. Скорости передачи данных в таких сетях несравненно выше чем в сети GSM, и варьируется в диапазоне 2-14 Мбит/сек. Это поколение мобильной связи позволяет нам пользоваться быстрым мобильным интернетом и совершать видео звонки.

Крупнейшими операторами рынка услуг 3G в России являются МТС, МегаФон, ВымпелКом, Beeline и СКАЙЛИНК. Вместе эти компании обеспечивают работу сети 3G в более чем 120 крупнейших городах Российской Федерации. Покрытие сетей третьего поколения не так велико и сосредоточено, в основном, в густо населенных городах. 3G часто используют для организации скрытого беспроводного видео наблюдения, так как скорость передачи позволяет передавать потоковое видео, а низкое энергопотребление увеличивает время работы скрытой камеры. Это отчасти объясняет популярность подавителей 3G.

Сети четвертого поколения также активно развиваются. Первыми компаниями, которые начали строительство такой сети являются Yota и Freshtel, после них в развитие этого поколения связи на территории РФ включились такие гиганты как МТС и МегаФон. Также в России былы недавно организованны производственные мощности, которые разрабатывают и собирают оборудование для базовых станций четвертого поколения, а также производят все необходимое для этого периферийное оборудование. Первым городом, где была запущена сеть 4G был Новосибирск, а после четвертое поколение мобильной связи появилось и в Москве. 4G представлена двумя стандартами — LTE (791-862 МГц) и Wi-Max (2500-2600 МГц). На сегодня сеть 4G полностью развернута в таких городах как: Москва, Санкт-Петербург, Сочи, Самара, Новосибирск, Уфа и Краснодар.

Выше были приведены наиболее распространенные стандарты сотовой связи, однако стоит отметить, что РФ также создала свою систему глобального позиционирования, под названием ГЛОНАСС. Она была создана в замену американской спутниковой системе навигации GPS. ГЛОНАСС сильно отличается от GPS. Американская система работает на трех каналах и использует 3 разных частоты:1575.42, 1227.60 и 1176.45 МГц, и делится на гражданский и военный сектора, а частота 1575.42 МГц отведена для работы службы спасения. ГЛОНАСС, в свою очередь работает с двумя каналами, их частоты: 1602-1615 и 1246-1256 МГц. ГЛОНАСС наиболее популярен в приполярных районах, так как орбиты спутников ГЛОНАСС выше чем орбиты GPS и имеют лучшую видимость. Однако стоит отметить, что GPS определяет координаты точнее.

В целом можно сказать, что Россия имеет неплохое покрытие различными стандартами и поколениями сотовой связи, а высокие темпы развития сетей 4G не могут не радовать активных пользователей мобильных гаджетов.

Стандарты сотовой связи

Содержание:

Стандарты сотовой связи – общепринятые обозначения различных технологий, которые используются в сфере предоставления услуг мобильной связи. Некоторые стандарты из-за схожести их реализации и характеристик объединяют в группы, которые называются поколениями сотовой связи (англ. «generation» – «поколение»). Отсюда понятия 1G, 2G, 3G, 4G, то есть, первое поколение, второе поколение и т.д.

Из статьи ниже Вы узнаете об истории развития мобильных стандартов и поймёте чем отличаются между собой различные поколения и технологии обеспечения сотовой связи.

Что такое 2G, 3G и 4G

Узнайте, какие поколения мобильной связи сегодня существуют, а также чем они отличаются между собой.

Наверняка сегодня уже практически не осталось людей, которые бы не пользовались сотовой связью. Практически у всех есть мобильные телефоны, которые, помимо средства общения, могут выступать в роли полноценных устройств для выполнения различных прикладных задач. В частности, популярной сферой применения является Интернет-сёрфинг.

И вот здесь начинается самое интересное. Если с голосовой связью дела везде обстоят практически одинаково, то в плане доступа ко Всемирной Сети всё не так просто. Здесь обычно всплывают громкие рекламные лозунги, рекламирующие какой-то 3G, высокоскоростной доступ и пакеты гигабайт. Попробуем с Вами разобраться во всех этих нюансах.

Немного истории

Использовать радиоволны для голосовой связи начали ещё в 30-х годах ХХ века. Первые прототипы беспроводных раций разрабатывала на базе своих радиоприёмников американская компания Motorola. Готовые к эксплуатации образцы довольно громоздких раций появились вначале у военных, а чуть позже и в патрульных автомобилях у полицейских. Эти приёмо-передатчики могли работать на расстоянии в несколько километров от базовой станции и их фактически можно считать прообразом современных сотовых сетей.

Теоретическую базу для обмена маломощными радиосигналами в рамках сот с антенной в их центре разработали ещё в конце 50-х годов. Однако, технически реализовать описанную схему получилось лишь спустя 10 лет, когда стало возможно осуществлять связь между соседними сотами. В начале 70-х годов всё та же компания Motorola разработала первый мобильный телефон, а со временем совместно с AT&T организовала первую сотовую сеть на территории США:

К концу 70-х – началу 80-х годов собственные сотовые сети появились в Японии и на севере Европы (Норвегия, Дания, Швеция и Финляндия). Все они были сетями первого поколения, которое отличалось использованием только аналоговой частотной модуляции для приёма и передачи сигнала в диапазоне частот от 170 до 900 МГц (мегагерц).

Сети стандарта 1G отличались низкой пропускной способностью (около 2 кбит/с) и не самым оптимальным распределением частотных каналов. Поэтому передовые в техническом плане государства уже в середине 80-х стали разрабатывать базу для перехода к цифровой мобильной связи второго поколения. Хотя, в некоторых странах аналоговая мобильная связь существует и поныне наряду с новыми сетями. Ярким примером можно считать скандинавскую систему NMT-450 (Nordic Mobile Telephone), использующую диапазон 450 МГц, которая работает ещё с конца 70-х!

Настоящий расцвет мобильная сотовая связь переживает с переходом от аналоговых технологий к цифровым. Это позволило более оптимально использовать выделенные каналы связи, а также значительно повысить скорость и качество передачи данных. В сетях 2G средняя скорость обмена информацией повысилась до 10 – 15 кбит/с. Это позволило реализовать помимо прямой голосовой связи ещё и передачу коротких текстовых сообщений (SMS).

Переход от 1G к 2G начался в 90-х годах уже прошлого века и был сопряжён с рядом трудностей. Дело в том, что к тому времени у уже существовавших аналоговых сетей первого поколения было довольно много пользователей. Поэтому пришлось переделывать всю систему так, чтобы существовала поддержка и аналоговых, и цифровых режимов работы одновременно.

Подобный цифро-аналоговый стандарт был внедрён в 92-м году в США как надстройка над существовавшим стандартом AMPS, получив название D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone Service – цифровая усовершенствованная служба мобильной связи). Работал он в диапазоне частот 400 – 890 МГц и развивался вплоть до 1996 года. С тех пор стандарт постепенно вытесняется из употребления другими более продвинутыми реализациями полностью цифровых сетей.

В Европе, в отличие от Америки, если не считать скандинавского NMT, в каждой из стран существовало множество разрозненных аналоговых стандартов, работавших в различных диапазонах. Связать их воедино было технически невозможно, поэтому здесь пошли другим путём и в 1991 году создали изначально общий цифровой стандарт, который получил название GSM (Global System for Mobile Communications – глобальный стандарт мобильной связи):

Основными нововведениями GSM (если не считать того, что это был изначально цифровой стандарт) стала поддержка SIM-карт (ранее в других системах номер телефона и зависимость от оператора задавались на уровне прошивки) и роуминга (возможности подключаться к сетям других операторов того же стандарта вещания). Изначально GSM использовал частоту 900 МГц (точнее, диапазон 890 – 960 МГц), однако, со временем включил в себя частоты 1800 МГц (1710 – 1880 МГц), а также 850 МГц (824 – 894 МГц) и 1900 МГц (1850 – 1990 МГц) (американо-канадский стандарт).

Фактически большинство современных мобильных сетей на постсоветском пространстве и в Европе работает на базе стандарта GSM с различными улучшениями и обновлениями. Такие улучшения в большей степени касаются не столько улучшения качества голосовой связи, сколько развития возможности передачи данных через виртуальный канал мобильной связи.

Вплоть до начала 2000-х нормального доступа к Интернету в GSM не было. Была реализована некая адаптация веб-сайтов Всемирной сети по технологии WAP. Однако, даже с учётом адаптации, скорость доступа к WAP-сайтам была на уровне старого Dial-Up. И вот, аккурат к началу нового тысячелетия, появляется технология GPRS (General Packet Radio Service – пакетная радиосвязь общего пользования), которая позволила реализовать пакетную передачу данных.

Читать еще:  Тенденция: Toshiba и другие переходят на четырёхдневку и увеличивают рабочий день

До внедрения этой технологии базовые станции мобильной связи соединялись лишь с наземными телефонными сетями общего пользования (сокр. ТСОП или ТфОП, англ. PSTN – Public Switched Telephone Network). Теперь же появилась возможность подключаться ещё и к сетям пакетной передачи данных, которые позволяли задействовать более широкий спектр частот для повышения скорости передачи данных.

Теоретическая максимальная пропускная способность GPRS составляла 50 кбит/с (на практике, обычно не выше 40), но это уже дало возможность, пусть и не очень быстро, но получать доступ к привычному Интернету, который в то время вступил в фазу активного развития. Данная технология оказалась столь значительной, что часть специалистов даже выделили для её отличия от остальных технологий 2G термин 2.5G.

Однако, с дальнейшим развитием Интернета и улучшением размеров веб-страниц стало ясно, что GPRS уже мало соответствует реалиям. Поэтому уже в 2003 году появляется его улучшенная версия под названием EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution – улучшенная передача данных для эволюции GSM). Основой улучшения стал новый способ кодирования данных (8PSK), который позволил реализовать их передачу на скорости до 1Мбит/с (реально 512 кбит/с и ниже).

Как и в случае с GPRS, некоторые склонны выделять сети, в которых используется технология EDGE в сети 2.75G. Кстати, EDGE по теоретическим требованиям к скорости обмена данными (1 Мбит/с) уже подходит под характеристики сетей третьего поколения. Но из-за реальных потерь всё же недотягивает к ним по уровню стабильности.

Технологии EDGE и GPRS сегодня распространены практически повсеместно и обычно именно они используются для доступа к Интернету с мобильного телефона в зоне, где нет покрытия 3G. Опознать тип (а значит и прикинуть максимальную скорость соединения) Вы можете, взглянув на значок Интернет-подключения в области уведомлений Вашего телефона. Буква «G» будет означать GPRS со скоростью до 50 кбит/с, а «E», соответственно, EDGE со скоростью выше 50 кбит/с:

Начало нового поколения мобильной связи положила технология CDMA (Code Division Multiple Access – множественный доступ с кодовым разделением). В отличие от GSM, где пользователю выделялся лишь ограниченный по частоте (FDMA) или времени (TDMA) канал связи, в CDMA изначально каждый абонент мог использовать всю ширину канала. Различение же одновременно передаваемых потоков данных осуществлялось внедрением специальных псевдослучайных последовательностей, которые использовались в качестве идентификаторов на уровне аппаратного обеспечения.

Фактически именно использование кодового разделения для опознания трафика конкретного абонента, а также отход от привязки к телефонными сетями общего пользования и стали определяющими чертами 3G. Новый тип сетей, как и GPRS, изначально имел прямую связь как с ТСОП, так и с Интернет-провайдером, что в сочетании с широким пропускным каналом позволило реализовать доступ ко Всемирной Сети на скоростях выше 1 Мбит/с.

Изначально сети CDMA стали появляться с 1995 года в США в качестве альтернативы уже устаревшего стандарта D-AMPS. Однако, реальный их бум начался с появлением реализации CDMA2000, работавшей на частоте 1250 МГц с максимальной скоростью приёма до 4.9 Мбит/с и отдачи до 1.8 Мбит/с.

Примерно в это же время появился и альтернативный стандарт WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access – широкополосный множественный доступ с кодовым разделением), покрывавший частоты в диапазоне 1900 – 2100 МГц и дающий скорость передачи данных до 2 Мбит/с. Его плюс был в том, что реализовать его поддержку можно было на базе имеющегося GSM-оборудования. Поэтому именно с WCDMA в Европе началась поддержка этой технологии, а также переход на 3G.

GPRS интернет что это и как работает?

Общая служба пакетной радиосвязи (GPRS) — это стандартная технология, которая расширяет возможности голосовой сети GSM (глобальной системы для мобильных) с поддержкой функций передачи информации. Сети, базированные на GPRS, часто называют сетями 2.5G. Их постепенно заменяют новые 3G и 4G-установки.

GPRS был одним из первых широко используемых протоколов передачи данных в сотовых сетях, впервые стандартизированных в версии 97 3GPP в первом квартале 1998 года. Коммерческие сотовые сети начали поддерживать этот протокол в 2000 году

Преимущества технологии

  • Высокая скорость: гарантирует оптимальное быстродействие 171,2 Кбит/с, что почти в три раза мощнее, чем передача пакетов фиксированными телекоммуникационными сетями. Кроме того, он в десять раз быстрее, чем существующие службы сети GSM.
  • Мгновенное соединение и моментальная передача пакетов: технология создает моментальные и устойчивые соединения, которые позволяют отправлять данные туда, где и когда это необходимо.
  • Экономичное решение: сводит к минимуму дополнительные затраты, необходимые для предоставления услуг обмена данными. Это, в свою очередь, позволяет увеличить распространение данных услуг среди бизнес-клиентов и пользователей.
  • Инновационные приложения: облегчает использование интернет-приложений в мобильных сетях. Сюда можно включить просмотр веб-страниц, мгновенные сообщения, приложения для электронной коммерции и ориентирование на местоположение. Кроме того, он позволяет передавать файлы и дает возможность удаленного доступа для мониторинга или управления машинами и бытовой техникой.

История

GPRS была одной из первых технологий, которые позволили сотовой сети подсоединиться к сетям интернет-протокола (IP), получив широкое распространение в начале 2000-х годов (иногда называемых «GSM-IP»). Возможность заходить в Internet с телефона в любое время (всегда на связи), хоть и воспринимается как само собой разумеющееся в большей части мира сегодня, все же была новинкой.

Даже сегодня ДжПРС по-прежнему используется в некоторых частях мира, где было слишком дорого обновлять инфраструктуру сотовой сети до более новых альтернатив.

Поставщики мобильного интернета предлагали услуги передачи информации GPRS вместе с наборами голосовой подписки до того, как стали популярны технологии 3G и 4G. Клиенты первоначально платили за услугу GPRS в зависимости от того, сколько пропускной способности сети они использовали при отправке и приеме данных, пока поставщики не изменились и не начали предлагать пакеты с фиксированной ставкой, как это принято сегодня.

Технология EDGE (Enhanced Data rate для GSM Evolution) (часто называемая 2.75G) была разработана в расширенной версии GPRS в начале 2000-х годов. EDGE иногда также называют Enhanced GPRS или просто EGPRS.

Технология GPRS была стандартизована Европейским институтом стандартов телекоммуникаций (ETSI). Развертывание GPRS и EDGE управляется под надзором проекта партнерства третьего поколения (3GPP).

Эволюция данных 2G

До GPRS существовало два широко используемых протокола для обмена пакетами: данные с коммутацией каналов (CSD) и высокоскоростные данные с коммутацией каналов (HSCSD). Хотя их улучшили по сравнению с прошлыми решениями для данных (например, сотовые модемы), они работали так же, как и телефонные звонки, и были выставлены аналогично по времени.

Это повышение эффективности и функциональности для клиентов. Вместо схем передачи, используемых в CSD (пользователи часто спрашивают, в чем разница между этими двумя технологиями), ГПРС использует множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA) и дуплексный сдвиг по частоте (FDD) по общим каналам для передачи данных. Он позволяет всегда иметь связь с интернетом, передавать мультимедийные сообщения, а также предлагает другие расширенные функции телефона. Кроме того, маршрутизация на основе пакетов позволяет поставщикам услуг оплачивать по объему вместо активного времени.

GPRS и другие протоколы данных на основе пакетов, первоначально построенные поверх сетей 2G, получили неофициальные имена. Примечательно, что эту технологию часто называют 2.5G, а EDGE (более поздняя конкурирующая технология) иногда называют 2.75G

Как работает

Традиционно скорости GPRS (2.5G) котируются по сетям 2G; над 2G GPRS теоретически может передавать около 120 килобит в секунду. Из-за реальных условий пользователь может ожидать от 20 до 50 кбит/с. Задержка будет варьироваться, но часто приближается от 5 до 1 секунды.

Скорость EDGE (2.75G) приближается к скорости 1 Мбит/с, при этом быстродействие реального мира приближается к 150-400 кбит/с.

Теперь, когда мы узнали, что представляет собой GPRS, что это такое в телефоне, перейдем к особенностям этой технологии.

Особенности

ДжПРС использует коммутацию пакетов для передачи информации. Услуга работает на чрезвычайно низких скоростях по современным стандартам – скорость GPRS пересылки данных для скачивания варьируется от 28 Кбит/с до 171 Кбит/с, при этом скорость загрузки еще ниже.

В отличие от этого, EDGE поддерживала скорость загрузки 384 Кбит/с при первом вводе, позже показатели увеличились до 1 Мбит/с.

Другие функции, поддерживаемые GPRS, включают:

  • Служба коротких сообщений (SMS) — специальные коммуникационные протоколы, предназначенные для обмена текстовыми сообщениями.
  • Служба мультимедийных сообщений (MMS) — добавление к SMS для включения передачи видео, картинок, фотографий в дополнение к тексту.
  • Протокол беспроводных приложений (WAP) — специализированный протокол связи для мобильных браузеров, теперь устаревший.

GSM и GPS отличается тем, что для работы этой технологии надо было меньше оборудования. Развертывание ДжПРС для клиентов потребовало добавления двух конкретных видов оборудования в существующие сети ДжСМ:

  • Узел поддержки шлюза (GGSN) соединяет сотовую сеть провайдера с интернетом (или прочей IP-сетью). Эти устройства контролируют трафик между внутренней и внешней сетями.
  • Сервисный узел поддержки (SGSN) размещен между внутренней сетью поставщика услуг и приборами, ориентированными на клиента (в основном базовыми станциями). Эти устройства аутентифицируют и управляют телефонами, подписанными в сети (включая мониторинг использования).
  • Протокол туннелирования (GTP) поддерживает пересылку информации GPRS через существующую инфраструктуру сети GSM. Первичный GTP запускается через протокол пользовательских дейтаграмм (UDP).

Чтобы пользоваться данной технологией, нужно установить GPRS-модем, который будет раздавать безлимитный или лимитный трафик, в зависимости от условий пакета

Использование

Чтобы использовать данную технологию, у человека должен быть мобильный телефон. Пользователь рассматривает пакеты от оператора и выбирает наиболее выгодный для него. На каждый день или месяц выделяется определенный трафик, который расходуется, когда абонент пользуется интернетом.

Данная технология может использоваться для включения соединений в зависимости от интернет-протоколов, поддерживающих широкий спектр коммерческих приложений. Она позволяет отправлять и получать небольшие пакеты и крупные массивы данных в сетях мобильных телефонов. Перед отправкой данных они разбиваются на отдельные блоки, и пересылаются через основную сеть и радио. Затем данные собираются в конце у получателя.

ДжПРС также позволяет пользоваться мобильной связью в роуминге

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector