- Как устроена сотовая связь
- Технология сотовой связи
- 4G
- 2010-е годы. Мобильные данные: от 300 Мбит/с до 3 Гбит/с
- Центр коммутации мобильной связи
- Функции центра коммутации
- Неголосовые сервисы сотовых сетей.
- Компоненты сотовой системы
- Место мобильной связи в мировой экономике.
- История сотовой связи.
- Препятствия в развитии сотовой связи
- Система мобильной коммуникации с использованием концепции сотовой связи
- 2G
- 1990-е годы. Мобильные данные: от СМС-сообщений до интернета на скорости до 384 кбит/с
- Какие стандарты мобильной связи бывают
- Принцип работы сотовой связи (для чайников)
- Какие перспективы развития мобильной связи
- Pre-5G и 5G в России
- Вредоносность вышек сотовой связи
- Ранняя архитектура системы телефонной связи
- 3G
- 2000-е годы. Мобильные данные: от 2 до 14,7 Мбит/с
- Как устроена сотовая связь в России
- Контроль качества
- Виды телефонов.
- Частотный спектр и мобильная связь
Как устроена сотовая связь
Давайте посмотрим, что такое мобильные технологии. Когда вы разговариваете по телефону, звук вашего голоса улавливается встроенной мембраной микрофона. Микрофон преобразует ваш голос в цифровой сигнал с помощью датчика MEMS и интегральной схемы.
Цифровой сигнал — это ваш голос, зашифрованный в виде последовательности нулей и единиц, а встроенная антенна принимает эти нули и единицы, преобразовывая их в электромагнитные волны. В электромагнитных волнах последовательность нулей и единиц представлена изменяющимися характеристиками волны, такими как амплитуда, частота, фаза или их комбинация. Например, в случае частоты 0 и 1 передаются с использованием низких и высоких частот соответственно.
Если вы найдете способ передать эти электромагнитные волны на мобильный телефон вашего друга, вы можете поговорить с ним. Однако электромагнитные волны не могут распространяться на большие расстояния. Они теряют свою силу из-за препятствий, физических объектов, электрического оборудования и некоторых факторов окружающей среды, и даже если бы этих проблем не было, электромагнитные волны не могли бы достичь всех точек земной поверхности, потому что она изогнута.
Технология сотовой связи
Для решения этих проблем используется сотовая технология, в которой используется сеть вышек. Эта технология предполагает разделение географической области на ячейки или гексагональные ячейки, в каждой из которых устанавливается вышка со своим частотным диапазоном. Обычно эти башни соединяются между собой оптоволоконным кабелем. Эти оптоволоконные кабели проложены под землей или вдоль дна океана и обеспечивают национальную и международную связь.
Вышка сотового телефона принимает электромагнитные волны, посылаемые вашим телефоном, и преобразует их в высокочастотные световые импульсы. Эти световые импульсы отправляются на приемопередатчик, расположенный в основании башни, для дальнейшей обработки сигнала. После обработки сигнал вашего голоса отправляется на приемную вышку, которая, в свою очередь, передает принятые световые импульсы в виде электромагнитных волн, которые принимает антенна телефона вашего друга. Затем обработка сигнала возобновляется, и ваш друг слышит ваш голос. И вот получается, что мобильная связь не совсем беспроводная, в ее обеспечении задействована и проводная связь, так устроена сотовая связь.
4G
2010-е годы. Мобильные данные: от 300 Мбит/с до 3 Гбит/с
Сети 4G работают примерно 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 текстовым сообщениям, то сегодня мы смотрим на видео высокой четкости «на лету». Стандарты 4G выжали все соки из воздушного пространства, которое использовалось десятилетиями. Недаром четвертое поколение ассоциируется с аббревиатурой LTE — Long Term Evolution или Long Term Development.
iPhone 5
Радиоволны, как волны на поверхности воды, могут взаимодействовать с окружающими предметами и друг с другом. Они отскакивают от зданий, разлетаются сквозь стены и даже искажают близлежащие волны. Чтобы волны из соседних диапазонов не мешали друг другу, в технологиях FDMA и CDMA между ними оставлена защитная полоса. Создателям 4G удалось использовать эти пылесосы и дополнительно уплотнить воздух с помощью технологий MIMO и OFDMA.
MIMO расшифровывается как Multiple Input Multiple Output. Базовая станция отправляет сигнал с двух или более антенн одновременно, а мобильный телефон принимает две или более антенн соответственно (да, все они помещаются в компактный корпус). Разные версии радиосигнала проходят разные пути в пространстве и искажаются каждый по-своему, но затем компьютер восстанавливает из них исходный высококачественный сигнал.
Технология OFDMA (здесь O означает «ортогональная») представляет собой сложную математику. Но вкратце суть его в том, что назначенная абоненту полоса частот (несущая) делится на множество (до 256) поднесущих. Их частотные спектры пересекаются и наверняка будут мешать друг другу, если они не будут тонко синхронизированы во времени. К тому времени, когда поднесущая достигает своей максимальной мощности, ее ближайшие соседи всегда слабые.
В сетях 4G сетевые ресурсы используются максимально гибко. Система постоянно меняет полосу пропускания, временные интервалы и количество поднесущих в зависимости от аппетита конкретных пользователей и качества радиосигнала.
Сама по себе фраза «оборудование пятого поколения» не гарантирует запредельных скоростей. Под термином 5G скрывается целый ряд технологий, которые можно использовать как коллективно, так и в различных комбинациях
Центр коммутации мобильной связи
Однако есть одна проблема, которую мы еще не затронули. Сотовая связь работает только тогда, когда сигнал с вышки в вашем районе передается на башню, ближайшую к местоположению вашего друга, но как ваша башня узнает, в какой ячейке она находится сейчас и в какую башню отправить сигнал. Чтобы это произошло, вышка сотовой связи должна получить помощь от так называемого «центра коммутации мобильной связи» (MSC). Кабельный центр — это клей сборки вышки сотовой связи, прежде чем двигаться дальше, давайте подробнее рассмотрим функции кабельного центра.
Функции центра коммутации
Когда вы покупаете SIM-карту, вся информация об абоненте записывается в коммутационном центре, мы звоним в этот центр дома. Домашний MSC хранит информацию о подписчике, такую как тарифный план, текущее местоположение и статус активности. Если вы покинете свой домашний центр, вас будет обслуживать новый, который мы назовем Центром обмена гостями. Когда вы входите в зону Центра для посетителей, общайтесь со своим домашним центром MSC, чтобы домашний центр всегда знал, в каком районе вы находитесь.
Чтобы понять, в какой из ячеек, связанных с данным MSC, находится абонент, центр коммутации использует несколько методов:
- Одна из них — постоянное обновление информации о местонахождении абонента через определенный промежуток времени.
- Обновление также выполняется, если мобильное устройство проходит через заранее определенное количество ячеек.
- Наконец, данные о местоположении обновляются при включении мобильного телефона. Давайте рассмотрим все три случая на примере.
Предположим, Анель хочет позвонить Роме. Когда Анель набирает номер, запрос на звонок поступает в его домашний центр сортировки, после получения информации о номере рома запрос будет отправлен в его домашний центр с последующей проверкой текущего MSC рома.
Если рома находится в районе своего домашнего центра, запрос вызова будет немедленно отправлен на вышку, ближайшую к его положению, чтобы сначала проверить, активен ли его телефон или занят ли он разговором с другим пользователем.
Если все в порядке, телефон Ромы зазвонит и разговор начнется. Однако, если рома находятся за пределами своего домашнего района MSC, их домашний центр обмена просто пересылает запрос на звонок в центр для посетителей. Центр обмена гостями, следуя описанной выше процедуре, определит местонахождение телефона рома, после чего будет установлено соединение.
Неголосовые сервисы сотовых сетей.
Абонентам сотовой связи доступны многочисленные неголосовые услуги, «ассортимент» которых зависит от возможностей конкретного телефона и спектра предложений оператора. Список услуг в домашней сети может отличаться от списка услуг, доступных в роуминге.
Услуги могут быть коммуникационными (предоставление различных форм общения с другими людьми), информационными (например, предоставление прогнозов погоды или рыночных котировок), предоставляющими доступ в Интернет, коммерческими (для оплаты различных товаров и услуг с телефонов), развлекательными (мобильные игры, викторины, казино и лотереи) и другие (в том числе, например, мобильное позиционирование). Сегодня сервисов в интерфейсе становится все больше, например, большинство игр и лотерей платные, появляются игры с использованием технологий мобильного позиционирования и т.д.
Практически все операторы связи и большинство современных устройств поддерживают следующие услуги:
— SMS — Short Message Service — передача коротких текстовых сообщений;
— MMS — Multimedia Messaging Service — передача мультимедийных сообщений: фото, видео и др.;
— автоматический роуминг;
— определение номера звонящего абонента;
— голосовая почта — сохранение голосовых и текстовых сообщений, отправленных, когда абонент находился вне зоны действия;
— заказывать и получать различные средства персонификации напрямую по каналам сотовой связи;
— Доступ в Интернет и просмотр специализированных сайтов (WAP;
— скачивать рингтоны, изображения, информационные материалы со специализированных ресурсов;
— передача данных через встроенный модем (может осуществляться по различным протоколам, в зависимости от технологий, поддерживаемых конкретным устройством).
Компоненты сотовой системы
Сотовая система предлагает мобильным и портативным телефонным коммутаторам те же услуги, что и стационарные станции на традиционных проводных шлейфах. Он способен обслуживать десятки тысяч абонентов в большом мегаполисе. Система сотовой связи состоит из следующих четырех основных компонентов, которые работают вместе для предоставления мобильных услуг абонентам:
- Коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN).
- Коммутатор мобильной связи (МТСО).
- Сотовая площадка с антенной системой.
- Мобильный абонентский блок (МСУ).
КТСОП состоит из локальных сетей, сетей обмена и сетей дальней связи, которые соединяют телефоны и другие устройства связи по всему миру.
МТСО — центральный офис мобильной связи. В нем находится центр коммутации связи (MSC), полевые станции управления и ретрансляции для передачи вызовов с сотовых станций в проводные центральные офисы (PSTN).
Термин «сота» используется для обозначения физического местоположения радиооборудования, которое обеспечивает покрытие в пределах соты. Список оборудования, расположенного на сотовой станции, включает источники питания, интерфейсное оборудование, РЧ-передатчики и приемники, а также антенные системы.
Мобильный абонентский блок состоит из блока управления и приемопередатчика, который передает и принимает радиопередачи на сотовый узел и обратно. Есть три типа MSU:
- Мобильный телефон (стандартная мощность передачи 4,0 Вт).
- Портативный (типовая мощность передачи 0,6 Вт).
- Портативный (типичная мощность передачи 1,6 Вт).
Место мобильной связи в мировой экономике.
Коммуникация — самая динамичная отрасль мировой экономики. Но мобильная связь даже по сравнению с другими «телекоммуникационными» направлениями развивается более быстрыми темпами.
В 2003 году общее количество сотовых телефонов на планете превысило количество фиксированных устройств, подключенных к проводным сетям общего пользования. В некоторых странах количество абонентов мобильной связи уже в 2004 году превысило количество жителей. Это означает, что некоторые люди использовали более одного «сотового телефона», например, два сотовых телефона с разными операторами связи или голосовой телефон и беспроводной модем для мобильного доступа в Интернет. Кроме того, для обеспечения технологической связи требовалось все больше и больше беспроводных модулей (в этих случаях абонентами являются не люди, а специализированные компьютеры).
В настоящее время операторы мобильной связи обеспечивают полное покрытие территории всех экономически развитых регионов планеты, но экстенсивное развитие сетей продолжается. Новые базовые станции устанавливаются для улучшения приема там, где существующая сеть по каким-то причинам не может обеспечить стабильный прием (например, в длинных туннелях, на территории метро и т.д.). Кроме того, сотовые сети постепенно проникают в регионы с низкими доходами населения. Развитие технологий мобильной связи, сопровождающееся резким снижением стоимости оборудования и услуг, делает сотовые услуги доступными для все большего числа людей на планете.
Производство сотовых телефонов — одна из самых быстрорастущих областей индустрии высоких технологий.
Сектор обслуживания мобильных телефонов также быстро растет, предлагая аксессуары для персонализации устройств: от оригинальных дверных звонков (рингтонов) до ключей, графических заставок, наклеек на тело, съемных панелей, чехлов и шнурков для переноски устройства.
История сотовой связи.
Работы по созданию гражданских систем мобильной связи начались в 1970-х годах. К этому времени развитие обычных телефонных сетей в европейских странах достигло такого уровня, что следующим шагом в развитии связи могло стать только наличие телефонной связи в любом месте и везде.
Сети, основанные на первом гражданском стандарте сотовой связи, NMT-450, появились в 1981 году. Хотя название стандарта является сокращением от Nordic Mobile Telephony, первая в мире сотовая сеть была реализована в Саудовской Аравии. В Швеции, Норвегии, Финляндии (и других странах Северной Европы) сети NMT были активированы несколькими месяцами позже.
Два года спустя, в 1983 году, в США была запущена первая стандартная сеть AMPS (Advanced Mobile Phone Service), созданная в исследовательском центре Bell Laboratories.
Стандарты NMT и AMPS, обычно относящиеся к первому поколению систем сотовой связи, предусматривали передачу данных в аналоговой форме, что не позволяло обеспечить адекватный уровень помехоустойчивости и защиты от несанкционированных подключений. Впоследствии они улучшили модификации за счет использования цифровых технологий, например DAMPS (первая буква аббревиатуры обязана своим появлением слову Digital — «цифровой»).
Стандарты второго поколения (т.н. 2G) — GSM, IS-95, IMT-MC-450 и др., изначально созданные на основе цифровых технологий, по качеству звука превзошли стандарты первого поколения и безопасности, а также, как позже выяснилось, с точки зрения нормативов потенциала развития.
Еще в 1982 году Европейская конференция администраций почты и электросвязи (CEPT) учредила группу по разработке единого стандарта цифровой сотовой связи. Плодом этой группы является GSM (Глобальная система мобильной связи).
Первая сеть GSM была запущена в Германии в 1992 году. Сегодня GSM является доминирующим стандартом сотовой связи как в России, так и в мире. В 2004 году более 90% абонентов сотовой связи в нашей стране обслуживали сети GSM; в мире GSM использовали 72% абонентов.
Для работы оборудования стандарта GSM выделены разные частотные диапазоны, обозначенные цифрами в названиях. В европейском регионе в основном используются GSM 900 и GSM 1800, в Америке — GSM 950 и GSM 1900 (на момент утверждения стандарта в США «европейские» частоты были заняты другими услугами).
Популярность стандарта GSM была обеспечена его значительными особенностями для абонентов:
— качественная передача голоса;
— невосприимчивость к помехам, перехватам и «дублерам»;
— наличие большого количества дополнительных услуг;
— возможность при наличии «надстроек» (таких как GPRS, EDGE и др.) обеспечивать высокоскоростную передачу данных;
— наличие на рынке большого количества телефонов, работающих в сетях GSM;
— простота процедуры замены одного устройства на другое.
В процессе развития сотовые сети стандарта GSM получили возможность расширения за счет некоторых «надстроек» существующей инфраструктуры, обеспечивающих высокоскоростную передачу данных. Сети GSM, поддерживающие стандартную услугу пакетной радиосвязи (GPRS), называются сетями 2.5G, а сети GSM, поддерживающие повышенную скорость передачи данных для глобального развития (EDGE), иногда называют сетями 2.75G.
В конце 1990-х годов сети третьего поколения (3G) появились в Японии и Южной Корее.Основное отличие стандартов, на которых построены сети 3G, от их предшественников — это увеличенная пропускная способность высокоскоростной передачи данных внедрять в таких сетях новые услуги, в частности видеотелефонию. В 2002–2003 годах первые коммерческие сети 3G начали работать в некоторых странах Западной Европы.
Хотя сети 3G в настоящее время существуют только в некоторых регионах мира, в инженерных лабораториях крупнейших компаний уже ведутся работы по созданию стандартов сотовой связи четвертого поколения. В этом случае краеугольным камнем является не только дальнейшее увеличение скорости передачи данных, но и повышение эффективности использования полосы пропускания частотных диапазонов, выделенных для мобильной связи, чтобы большое количество абонентов, находящихся на ограниченной территории, могло доступ к сервисам (что особенно актуально для мегаполисов).
Препятствия в развитии сотовой связи
К сожалению, из-за экономических соображений концепция полных систем с множеством небольших площадей стала непрактичной. Чтобы преодолеть эту трудность, операторы системы разработали идею деления клеток. Когда зона обслуживания становится переполненной пользователями, этот подход используется для разделения зоны на более мелкие зоны. Таким образом, городские центры можно разделить на столько областей, сколько необходимо для обеспечения приемлемого уровня обслуживания в регионах с интенсивным движением, в то время как более крупные и менее дорогие соты могут использоваться для покрытия удаленных сельских районов.
Последнее препятствие в развитии сотовой сети связано с проблемой, которая возникала, когда абонент сотовой связи переходил от ячейки к ячейке во время разговора. Поскольку в соседних зонах не используются одни и те же радиоканалы, вызов должен быть сброшен или переведен с одного радиоканала на другой, когда пользователь пересекает линию между соседними сотами.
Поскольку вызов не может быть сброшен, был создан процесс передачи. Переключение происходит, когда сеть мобильной связи автоматически переводит вызов на другой радиоканал, когда мобильное устройство проходит через соседние соты.
Во время разговора обе стороны находятся на одном голосовом канале. Когда мобильное устройство покидает зону покрытия определенной сотовой сети, прием становится плохим. На этом этапе используемый сотовый узел требует передачи обслуживания. Система переключает вызов на канал с более высокой частотой на новом сайте, не прерывая вызов и не уведомляя пользователя. Вызов продолжается до тех пор, пока пользователь говорит, и абонент не замечает передачи обслуживания.
Система мобильной коммуникации с использованием концепции сотовой связи
Проблемы с помехами, вызванные мобильными устройствами, использующими один и тот же канал в соседних областях, показали, что все каналы не могут быть повторно использованы в каждой ячейке. Хотя это повлияло на эффективность первоначальной концепции, повторное использование частот стало жизнеспособным решением проблем мобильных телефонных систем.
Инженеры обнаружили, что влияние помех было связано не с расстоянием между зонами, а с соотношением между расстоянием и мощностью (радиусом) зонных передатчиков. Уменьшая радиус области на пятьдесят процентов, поставщики услуг могут в четыре раза увеличить количество потенциальных клиентов в области.
Системы, основанные на зонах с радиусом в один километр, будут иметь в сто раз больше каналов, чем системы с зонами в радиусе десяти километров. Предположения привели к выводу, что, уменьшив радиус зоны до нескольких сотен метров, можно будет обрабатывать миллионы звонков.
В концепции сотовой связи используется несколько уровней низкой мощности, что позволяет адаптировать ячейки к плотности абонентов и потребностям региона. По мере роста популяции клетки могут добавляться, чтобы приспособиться к этому росту.
Частоты ячеек, используемые в кластере ячеек, можно повторно использовать в других ячейках. Разговоры могут передаваться от ячейки к ячейке, чтобы поддерживать постоянную телефонную связь, когда пользователь перемещается между ними.
Сотовое радиооборудование (базовая станция) может связываться с сотовыми телефонами, пока они находятся в пределах досягаемости. Радиоэнергия рассеивается на расстоянии, поэтому сотовые телефоны должны находиться в пределах досягаемости базовой станции. Как и первая мобильная радиосистема, базовая станция связывается с мобильными телефонами через канал.
Канал состоит из двух частот: одна для передачи на базовую станцию, а вторая для приема информации от базовой станции.
2G
1990-е годы. Мобильные данные: от СМС-сообщений до интернета на скорости до 384 кбит/с
Сети 2G сделали мобильную связь по-настоящему массовым. Наши первые моноблоки и раскладушки использовали стандарт второго поколения: GSM (Global System for Mobile, глобальный стандарт мобильной связи). Связь стала цифровой: голоса абонентов перед отправкой преобразовывались в цифровые данные, и их уже нельзя было перехватить с помощью обычной рации. В сетях появился роуминг: операторы согласились переадресовывать звонки своих клиентов друг другу, отчасти поэтому стандарт получил название «глобальный».
Motorola DYNA TAC 8000X
Но главное, чтобы техника второго поколения обслужила еще больше людей, и на этом стоит остановиться подробнее. В сетях 1G абоненты делили эфир по территориальному принципу: они были распределены по сотам. Каждая базовая станция обслуживала до нескольких десятков абонентов, предоставляя каждому из них свою пару радиочастот: одну для передачи и одну для приема. Эта технология называется множественным доступом с частотным разделением каналов (FDMA) или множественным доступом с частотным разделением каналов.
Еще один принцип временного разделения, или множественный доступ с временным разделением (TDMA), был запущен в сетях второго поколения. В пределах каждой частоты базовая станция выделяет восемь временных интервалов и распределяет их среди абонентов. Телефон говорящего преобразует голос в цифровые данные и в определенный момент отправляет его часть. Затем он останавливается, уступая другим, а когда возвращается его очередь, он отправляет сдачу. Устройство собеседника считывает информацию из необходимых слотов, прошивает цифровые данные и восстанавливает из них голос. Все происходит так быстро, что люди ничего не замечают. А телефоны при этом режут частотный диапазон не на полоски, а на кубики».
Поскольку связь стала цифровой, неудивительно, что даже первые устройства второго поколения могли передавать не только голос, но и данные: SMS-сообщения. Более поздние версии сетей 2G позволяли доступ в Интернет со скоростью до 384 кбит / с. Однако до современных скоростей потоковой передачи было еще далеко.
Какие стандарты мобильной связи бывают
Первые мобильные телефоны работали с технологиями 1G — это самое первое поколение сотовой связи, основанное на стандартах аналоговой связи, основным из которых был NMT — Nordic Mobile Telephone. Он был предназначен исключительно для передачи голосового трафика.
Рождение 2G приписывают 1991 году — GSM (глобальная система мобильной связи) стала основным стандартом нового поколения. Этот стандарт все еще поддерживается. Связь в этом стандарте стала цифровой, появилась возможность шифровать голосовой трафик и отправлять SMS.
Скорость передачи данных внутри GSM не превышала 9,6 кбит / с, что делало невозможным передачу видео или аудио высокого качества. Стандарт GPRS, известный как 2.5G, призван решить эту проблему. Впервые он позволил владельцам сотовых телефонов пользоваться Интернетом.
Этот стандарт уже обеспечивал скорость передачи данных до 114 Кбит / с, но вскоре перестал удовлетворять растущие запросы пользователей. Для решения этой проблемы в 2000 году был разработан стандарт 3G, который обеспечивал доступ к сетевым услугам со скоростью передачи данных 2 Мбит.
Еще одним отличием от 3G было присвоение IP-адреса каждому абоненту, что позволило превратить мобильные телефоны в небольшие компьютеры, подключенные к Интернету. Первая коммерческая сеть 3G была запущена 1 октября 2001 года в Японии. В дальнейшем производительность стандарта многократно увеличивалась.
Самым современным стандартом является связь 4G четвертого поколения, предназначенная только для услуг высокоскоростной передачи данных. Пропускная способность сети 4G может достигать 300 Мбит / с, что дает пользователю практически неограниченные возможности для работы в Интернете.
Принцип работы сотовой связи (для чайников)
Процесс начинается с активации чипа после ввода ПИН-кода вставленной SIM-карты. Затем сотовый сигнал передается по каналам управления. Ответ на вызываемый номер передается по свободному каналу управления на антенну базовой станции, откуда передается в центр коммутации мобильной связи.
Коммутационный центр ищет базовую станцию с максимальным уровнем сигнала сотового телефона сотового абонента и передает ей разговор.
Какие перспективы развития мобильной связи
Дальнейшее развитие мобильной связи возможно по нескольким направлениям:
- создание принципиально новых технологий и протоколов передачи данных;
- доработка существующих стандартов передачи данных;
- разработка технологий и стандартов для «Интернета вещей».
С 2014 года технология Pre-5G тестируется в России и по всему миру. Скорость передачи данных при экспериментальных измерениях в России составляла от 4 до 35 Гбит / с.
В 2015 году Международный союз электросвязи разработал концепцию развития сети 5G IMT-2020. С тех пор полноценная инфраструктура пятого поколения появилась в Соединенных Штатах Америки, Китайской Народной Республике, Республике Корея и некоторых странах и городах Европейского Союза.
Минимальная пропускная способность новой технологии в 136 раз превышает максимальную пропускную способность 4G предыдущего поколения. В тестовых сетях скорость передачи данных достигает 25 Гбит / с. По оценкам экспертов, 5G обеспечит скорость 100 Мбит / с для 1 миллиона устройств на 1 км².
Pre-5G и 5G в России
С 2016 года ПАО «МегаФон» и ПАО «Мобильные ТелеСистемы» тестируют Pre-5G совместно с международными компаниями Nokia и Huawei.
Основная трудность технологии 5G заключается в том, что полоса пропускания сигнала намного шире, чем у сетей предыдущих поколений. Поэтому в России пока не определен частотный диапазон, доступный для построения сетей связи. Активно обсуждают частоты 3,4–3,8 ГГц — они самые доступные в мире, но в Российской Федерации отнесены к спецслужбам, госкомпаниям и стандартам беспроводного широкополосного доступа WiMAX. Правительство рассматривает варианты в диапазоне 4,79–5 ГГц.
Решением Госкомиссии по использованию радиочастот для тестирования инфраструктуры 5G в России был назначен диапазон радиочастот 25,25–29,5 ГГц. Тест сотовой связи пятого поколения. Первой опытной площадкой станет территория Морозовской детской городской клинической больницы. Инфраструктура уже построена операторами четырех федераций: ПАО «Вымпел-Коммуникации», ПАО «МегаФон», ПАО «Мобильные ТелеСистемы» и ООО «Т2 Мобайл».
Правительство РФ планирует окончательно освободить место в радиочастотном спектре для 5G в течение 2,5 лет. А Huawei обещает смартфоны с поддержкой 5G не раньше 2021 года.
С июля 2019 года также разрабатывается российское программное обеспечение для взаимодействия с технологией 5G.
Вредоносность вышек сотовой связи
Сотовая связь — это большой шаг вперед в науке и технологиях своего времени, который не прошел без последствий. Индустрия сотовых телефонов продолжает утверждать, что вышки не опасны для здоровья, но сегодня все меньше и меньше людей верят в это.
Вредны ли вышки сотовой связи? К сожалению, правильный ответ — да. Микроволны могут влиять на электромагнитные поля вашего тела, вызывая множество потенциальных проблем со здоровьем:
- Головная боль.
- Потеря памяти.
- Сердечно-сосудистый стресс.
- Низкое количество сперматозоидов.
- Врожденные дефекты.
- Креветка.
Существуют убедительные доказательства того, что электромагнитное излучение от вышек вредно для здоровья.
Пример: исследование влияния клеточной башни на молочное стадо было проведено правительством земли Бавария в Германии, результаты были опубликованы в 1998 году. Возведение башни вызвало неблагоприятные последствия для здоровья, которые привели к ощутимому снижению в производстве молока. Перегон скота восстановил молочную продуктивность. Возвращение их на прежнее пастбище воссоздает проблему.
Ранняя архитектура системы телефонной связи
Традиционная мобильная служба была структурирована аналогично телевизионному вещанию: очень мощный передатчик, расположенный в самой высокой точке района, передавал на расстояние до пятидесяти километров.
Концепция сотового телефона изменила структуру телефонной сети. Вместо использования одного мощного передатчика многие маломощные передатчики были распределены по всей зоне покрытия соты.
Например, разделив область на сто различных участков (ячеек) с помощью маломощных передатчиков, каждый из которых использует двенадцать разговоров (каналов), пропускная способность системы теоретически может быть увеличена на двенадцать разговоров или голосовых каналов с использованием мощного 1200 разговорного передатчика (каналов) используя сотни маломощных передатчиков.
Городской район сконфигурирован как традиционная мобильная телефонная сеть с мощным передатчиком.
3G
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» означает, что несколько потоков информации передаются на носителе одновременно. Например, один кабель используется одновременно для голосовой связи и Интернета.
Широкополосный доступ тесно связан с модуляцией, что легче объяснить на примере FM-радио. В воздухе передается музыка, то есть звук. Человек воспринимает ушами сигналы с частотой от 20 Гц до 20 000 Гц (1 Гц — одна вибрация в секунду). Однако частота радиоволн в диапазоне FM намного выше — около 100 МГц (миллионов герц). Чтобы радиочастота (несущая) передавала звук, она модулируется, то есть модифицируется: при повышении уровня звукового сигнала повышается несущая частота и наоборот. Несущая частота радиоволны колеблется в пределах 180 кГц. Этой полосы пропускания достаточно, чтобы приемник мог извлекать из нее звук высокого качества. Аббревиатура FM, по сути, означает частотная модуляция — частотная модуляция.
Nokia 3310
Звук, который мы слышим по радио, намного сложнее и содержит больше информации, чем цифровой сигнал: последовательность нулей и единиц. Однако, используя усовершенствованные алгоритмы модуляции, можно одновременно упаковать множество цифровых потоков в одну несущую волну, то есть сделать сигнал широкополосным. И это будет зависеть от полосы частот, сколько данных может быть передано в единицу времени.
В сетях 3G вместо разделения частотного диапазона на диапазоны 25 кГц (2G FDMA) между абонентами была предоставлена возможность совместно использовать «магистраль» 1,23 МГц, что в пятьдесят раз больше. Для совместного доступа мы использовали технологию кодового разделения: CDMA (Code Division Multiple Access). Канал должен был передавать значительное количество «лишней» информации (псевдослучайный код), но оно того стоило.
Как устроена сотовая связь в России
Из-за особенностей советской политики с начала 1990-х годов Россия отставала и часто использовала вышедшее из строя оборудование сотовой связи США и других развитых стран. Сегодня разрыв значительно сократился. Как и в развитых странах, мы используем технологии 2G, 3G и 4G. По данным Минкомсвязи РФ, покрытие передатчиков GSM по-прежнему остается самым плотным. Покрытие LTE по-прежнему отстает от технологий предыдущего поколения.
Контроль качества
Чтобы не отставать от конкурентов, сотовые операторы постоянно совершенствуют свое оборудование и расширяют зону покрытия. Для обеспечения качества услуг специальные мобильные комплексы операторов перемещаются по городам и оценивают связь. Подобные независимые комплексы используются госорганами для независимой оценки граждан услуг сотовых компаний.
На сайте Минкомсвязи России вы можете увидеть, как работает сотовая связь в вашем населенном пункте. Выбирайте интересующие технологии и компании, смотрите зоны покрытия, наложенные на карту.
Виды телефонов.
Сотовый телефон (мобильный): абонентский терминал, работающий в сотовой сети. Действительно, каждый мобильный телефон представляет собой специализированный компьютер, который в основном предназначен для обеспечения (в зоне покрытия домашней или гостевой сети) голосовой связи абонентов, но также поддерживает обмен текстовыми и мультимедийными сообщениями, оснащен модемом и Упрощенный интерфейс Современные мобильные телефоны обеспечивают передачу голоса и данных в цифровом виде.
Прежнее деление устройств на «экономичные», «функциональные», «бизнес» и «модные» модели все больше теряет смысл: корпоративные устройства приобретают характеристики имиджевых и развлекательных функций, после использования аксессуаров дешевые телефоны становятся модными функция быстро растет.
Миниатюризация мобильных телефонов, пик которой пришелся на 1999-2000 годы, была завершена по довольно объективным причинам: устройства достигли оптимальных размеров, их дальнейшее уменьшение делает неудобным нажимать кнопки, читать текст на экране и т.д. И владельцам предоставлены широкие возможности для самостоятельной настройки своих устройств.
В настоящее время производители уделяют особое внимание функциональности сотовых телефонов, как основной (увеличенное время автономной работы, улучшенные экраны и т.д.), Так и их дополнительным возможностям (встроены цифровые камеры, диктофоны, MP3-плееры и другие сопутствующие устройства » в устройствах).
Практически все современные устройства, за исключением некоторых моделей нижнего ценового диапазона, позволяют скачивать программы. Большинство устройств могут запускать приложения Java, количество телефонов, использующих операционные системы, унаследованные от КПК или перенесенные ими, увеличивается: Symbian, Windows Mobile для смартфонов и т.д. Телефоны со встроенной операционной системой называются смартфонами (от сочетания английских слов » smart »и« phone »-« смартфон»).
Коммуникаторы — карманные компьютеры, оснащенные модулем, поддерживающим GSM / GPRS, а иногда и стандарты EDGE и третьего поколения — теперь также могут использоваться в качестве абонентских терминалов.
Частотный спектр и мобильная связь
Теперь обсудим, почему частотный спектр так важен для мобильной связи. Для передачи последовательности нулей и единиц посредством цифровой связи каждому абоненту назначается частотный диапазон, но частотный спектр сотовой связи очень ограничен, несмотря на то, что его используют миллиарды абонентов.
Эта проблема решается двумя способами. Первый — это распределение частотных интервалов, а второй — технология множественного доступа. В первом случае подразумевается четкое распределение разных частотных диапазонов по разным вышкам сотовой связи, а технология множественного доступа заключается в эффективном распределении частотного диапазона среди всех активных пользователей в соте.