Стандарты сотовой связи

Стандарты первого поколения (1G) сотовой связи NMT-450 и AMPS введены в эксплуатацию в начале 80-х прошлого века. Они были аналоговыми и разрабатывались только для обеспечения голосовой связи. Низкочастотный голос человека передавался на высокочастотной несущей с применением амплитудно-частотной модуляции.

Стандарты второго поколения (2G), такие как GSM (Global System for Mobile Communications) и CDMA (Code Division Mutiple Access), принесли с собой сразу несколько нововведений. Кроме частотного разделения каналов связи, модуляция речевого сигнала теперь осуществлялась не аналоговым сигналом, а цифровым кодом. В этом общая черта всех стандартов второго поколения. Они также создавались для обеспечения голосовой связи, но в силу их «цифровой природы» эти стандарты обеспечили возможность передачи из Интернета цифровых данных по мобильному телефону, как по обычному проводному модему.

На сегодняшний день наиболее распространенным стандартом сотовой связи является GSM. По данным Ассоциации операторов GSM, на данный стандарт приходится 82% мирового рынка мобильной связи, 29% населения земного шара использует глобальные технологии GSM. Для расширения возможностей GSM была применена технология GPRS (General Packet Radio Service), которая ознаменовала начало перехода к пакетному подходу и позволила реализовать некоторые новые элементы сетей третьего поколения на базе уже существующих сетей. GPRS поддерживает протокол пакетной передачи информации в сети сотовой связи. При связи по технологии GPRS данные передаются по сети в паузах речевого сигнала на частотах, которые в этот же момент могут использоваться для разговоров другими абонентами. Теоретически данная технология обеспечивает скорость передачи данных до 171,2 Кбит/с.

Сети третьего поколения (3G) построены на основе пакетной передачи данных и должны обеспечить кардинально новый уровень доступа к информации. Для этого предусматривается модернизация существующих сетей мобильной связи с целью увеличения скорости передачи данных для мобильных услуг мультимедиа и доступа к Интернету до 2 Мбит/с. Сети 3G работают на частотах дециметрового диапазона около 2 ГГц. Они позволяют организовать видеотелефонную связь, смотреть на мобильном телефоне фильмы и телепрограммы и т. д.

В мире сосуществуют два стандарта 3G: UMTS и CDMA2000. Стандарт UMTS («Universal Mobile Telecommunications Systems») в среднесрочном плане заменит GSM. При значительно большей полосе пропускания (5 МГц), чем у GSM (200 кГц), этот стандарт обеспечивает увеличение скорости передачи данных до 200 раз по сравнению с GSM. Тогда с помощью мобильного телефона можно будет пользоваться услугами, которые традиционно рассматривались как исключительно стационарные. При этом абонентом будет оплачиваться только объем переданной и полученной информации, а не время соединения.

Однако несмотря на широкие перспективы переход на сети третьего поколения пока тормозится по ряду причин: дороговизна телефонных аппаратов, вызванная необходимостью вернуть вложенные в исследования и разработки средства; дороговизна эфирного времени, связанная с высокой стоимостью лицензий на частотные диапазоны и необходимостью перехода на несовместимое с существующей инфраструктурой оборудование, и другие.

К четвертому поколению систем относятся технологии беспроводной коммуникации, основанные на протоколах пакетной передачи данных и позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью, превышающей 100 Мбит/с. Примерами технологий 4G являются Wi-Fi и WiMax, имеющие теоретический предел скорости передачи в 1 Гбит/с. Для передачи данных используются частоты 40 и 60 ГГц.

Новые возможности передачи огромных объемов данных сделают намного более актуальными мобильное телевидение, мобильные видеоконференции (видеочаты), мобильные видеозвонки и т. д. По прогнозам, к 2011 году во всем мире будет насчитываться по меньшей мере 140 млн подписчиков сервисов мобильного телевидения.

Следует отметить, что на пути введения в эксплуатацию сетей 4G есть ряд препятствий. Во-первых, на рынке нет абонентских устройств. Такие телефоны, если бы существовали, потребляли бы слишком много энергии и не могли бы долго работать на аккумуляторах (сейчас подобные проблемы есть и у ЗС-устройств). Во-вторых, скоростной доступ в Интернет и видеосервисы потребуют больших по размеру и более качественных дисплеев, чем те, которые устанавливаются в телефоны сейчас.