Реклама на портале

Поколения сотовой связи. Стандарт WCDMA или GSM: в чем разница между ними? Стандарт сотовой связи 3

Сотовая совершенствуется рывками. Переход от одной технологии к другой свидетельствует о вводе нового поколения. Именно поэтому, если упрощать, стандарты называются 1G, 2G, 3G и так далее - буква «g» в данном случае происходит от слова «generation». Давайте же постараемся понять, как развивалась мобильная связь. Заодно мы выясним, почему операторы не отказываются от поддержки старых стандартов.

Сейчас самое первое поколение сотовой связи принято называть 1G . Но в годы действия этих сетей никто о таком понятии не подозревал, тогда многие люди не думали о том, что в ближайшем будущем сотовая связь станет совсем другой. Итак, что же представляло собой первое поколение?

Фактически это была аналоговая связь. Её запуск был осуществлён компанией AT&T , а первый звонок состоялся 3 апреля 1973 года - его совершил Мартин Купер, являвшийся главой мобильного подразделения . Как и в случае со стационарной аналоговой связью, теоретически сотовый телефон можно было задействовать в качестве модема. Но решиться на это мог только какой-нибудь миллионер, ведь минута разговора в те времена стоила огромных денег.

Как и в случае с последующими поколениями, 1G - это лишь название, объединяющее под собой несколько разных стандартов. В Канаде, США, Австралии, а также Южной и Центральной Америке применялся стандарт AMPS . В странах Скандинавии и некоторых государствах получил распространение стандарт NMT и его разновидности. Ну а в Италии, Испании, Англии, Австрии, Ирландии и Японии применялось сотовое оборудование стандарта TACS . И это только три самых популярных варианта реализации сетей! Все эти стандарты были совершенно несовместимы друг с другом. Поэтому британец, приехавший в Америку, не мог разговаривать по своему собственному телефону. Друг от друга разные стандарты отличались не только диапазоном частот, но и радиусом соты, мощностью передатчика, временем переключения на границе соты и соотношением сигнала к шуму. Подробнее со всеми спецификациями вы можете ознакомиться в прилагающейся табличке.

Обычным людям сотовая связь первого поколения стала доступной далеко не сразу. Первое десятилетие некоторые компании занимались только экспериментами. Коммерческая реализация произошла только в 1984 году. Достаточно быстро стало ясно, что аналоговая сотовая связь имеет ряд недостатков. Во-первых, каждая сота имела малую ёмкость - при подключении к ней большого количества абонентов начинались серьезные проблемы. Во-вторых, качество сигнала было далеко от идеала, особенно если абонент находился не на улице, а в здании. Первыми об этих проблемах задумались европейцы. Они начали разрабатывать цифровую связь.

Второе поколение сотовой связи

В 1982 году Европейская конференция почтовых и телекоммуникационных ведомств начала разрабатывать стандарт GSM . Вскоре его начали называть 2G-связью. Изначально GSM предназначался для стран-членов Европейского института стандартов в телекоммуникации. Но позже разработкой заинтересовались Средний Восток, Африка, Азия и Восточная Европа. Коммерческий релиз сетей стандарта GSM состоялся в 1991 году. Цифровой метод передачи данных позволял абонентам обмениваться SMS-сообщениями. А чуть позже им стал доступен выход в Интернет через протокол WAP .

Этот стандарт покорил не всех. Некоторые государства пошли по своему пути. Например, в США многие 2G-сети использовали стандарт D-AMPS . Лишь спустя какое-то время американцы перешли на GSM1900 . А в некоторых странах надолго завоевал популярность стандарт CDMA . Он не был совместим с GSM, поэтому под него разрабатывались отдельные мобильные телефоны.

Постепенно на прилавках магазинов стало появляться всё большее количество портативных устройств, умеющих выходить в глобальную паутину. В связи с этим сотовым операторам нужно было что-то делать, так как в 2G остро не хватало скорости передачи данных. Поэтому вскоре появилось промежуточное поколение сотовой связи, которое принято называть 2, . В этот стандарт внедрили поддержку технологии GPRS , а затем и EDGE . Отныне мобильным телефоном осуществлялась пакетная передача данных - абонент платил за конкретный объем трафика, а не за время соединения с сервером. Это не только сэкономило людям деньги, но и увеличило скорость передачи и приема данных. В 2G-сетях этот параметр равнялся 9,6 Кбит/с, тогда как поддержка телефоном поколения 2,5G позволяла выходить в интернет на скорости до 170 Кбит/с (GPRS) или даже 384 Кбит/с (EDGE). В некоторых странах эти две технологии называли совершенно по-разному, но суть от этого не менялась.

Выше вы видите табличку, в которой указаны конкретные отличия всех стандартов, принадлежащих к поколениям 2G и 2,5G.

Третье поколение сотовой связи

В IMT-2000 (так принято называть 3G в профессиональной среде) входят пять стандартов: CDMA2000 , W-CDMA , TD-CDMA/TD-SCDMA и DECT . Последний не является стандартом сотовой связи, так как он используется в домашней и офисной беспроводной телефонии. Остальные стандарты применяются для обеспечения связью владельцев мобильных телефонов. Все они имеют похожие спецификации. Интересно, что метод работы таких сетей был изобретён в СССР ещё в 1935 году. Однако долгое время данной технологией пользовались лишь военные. В гражданский сегмент она вышла только в середине 1980-ых годов, в силу необходимости развивать мобильную связь.

От 2G третье поколение в первую очередь отличалось повысившейся скоростью передачи данных. Если абонент стоит на месте, то он может скачивать данные на скорости около 2 Мбит/с. При неспешном шаге трафик загружается со скоростью примерно 384 Кбит/с. В транспортном средстве скорость падала ещё сильнее - до 144 Кбит/с.

С появлением смартфонов стало мало и вышеуказанных скоростей. Поэтому достаточно быстро стал популярным стандарт HSPA . Он ознаменовал собой приход поколения 3,5G. Наделенные его поддержкой сотовые телефоны научились передавать данные со скоростью 14,4 Мбит/с. И это было только начало! В дальнейшем стандарт совершенствовался, в результате чего теоретически оказалась достижима скорость 84 Мбит/с. В основе HSPA заложена многокодовая передача данных при сопоставимых размерах сот.

Четвертое поколение сотовой связи

В конце 2000-ых годов на свет стали появляться «айфоны» и «андроиды». Эти смартфоны отличались от предшественников крупным ЖК-дисплеем. Теперь уже никому не хотелось просматривать скромные WAP-странички. Отныне встроенных комплектующих вполне хватало для того, чтобы браузер без каких-либо проблем отображал полноценную страницу, насколько бы тяжелой она не было. Но для её быстрой загрузки требуется высокая скорость. Обеспечить её мог только совершенно новый стандарт. Активная популяризация 4G, или IMT-Advanced , началась в марте 2008 года.

Результатом работы ученых стали два стандарта: WiMAX и LTE . Сейчас вы сами знаете о том, какой из них получил наибольшее распространение. Внедрение LTE позволило существенно увеличить емкость каждой соты, хотя ареал её действия при этом уменьшился. Теперь минимальная скорость передачи данных составляла 100 Мбит/с, чего хватает большинству среднестатистических владельцев смартфон. В дальнейшем этот параметр вырос ещё сильнее. Случилось это за счет реализации технологии LTE-Advanced . В зависимости от категории поддерживаемой аппаратом технологии, может достигаться скорость 400 Мбит/с или даже 1 Гбит/с!

В отличие от предыдущих поколений, стандарт LTE изначально предназначался только для пакетной передачи данных. Но со временем стала доступной и цифровая передача голоса - за это ответственна технология . Качество звука при этом гораздо выше, нежели при разговоре посредством сетей 2G или 3G. Однако до сих пор эту технологию поддерживают далеко не все смартфоны.

Пятое поколение сотовой связи

Сейчас идет активная разработка 5G. Возможностей LTE в плане передачи данных вполне хватает. Поэтому при разработке нового стандарта наибольший упор делается на ёмкость сот. Ведь количество абонентов растёт всё сильнее. Больше всего 5G облегчит жизнь создателям носимых устройств и девайсов, объединяющихся в систему «Умный дом». Ожидается, что только на площади в 1 км 2 будет возможно подключение к сети одного миллиона гаджетов! По состоянию на начало 2017 года новое поколение только тестируется. Когда нас ждет полноценная его эксплуатация - не ясно.

Поддержка старых стандартов

Как известно, сотовым операторам приходится размещать на своих вышках гору оборудования. В теории можно было бы заменить 2G-передатчики на 3G-передатчики. Но сделать это - значит лишить связи владельцев мобильных телефонов, работающих только в стандарте GSM. Это привело бы к огромным убыткам, так как даже сейчас подобными аппаратами пользуется огромное число людей - все они тут же перешли бы к другому оператору. Вот и получается, что оборудование приходится дополнять, а не менять.

В обозримом будущем отказа от устаревших стандартов не случится. Объясняется это двумя причинами:

  • до сих пор производятся, а они зачастую не поддерживают даже 3G, не говоря уже о сетях четвертого поколения;
  • 2G-оборудование покрывает сетью более обширную территорию, нежели 3G- или 4G-передатчики аналогичной мощности - это позволяет избавить определенную территорию от «белых пятен».

Теперь вы знаете об основных отличиях разных стандартов. Если вкратце, то в первую очередь изменению подвергались ёмкость сот, ширина покрытия (каждый раз в меньшую сторону, так как таковы законы более высокочастотных сигналов) и скорость передачи данных.

Недостатки аналоговых сетей первого поколения , связанные с низкой пропускной способностью сети и слабой конфиденциальностью разговоров, подтолкнули разработчиков к созданию сетей второго поколения 2G , основанных на цифровых стандартах. По мере роста популярности мобильной связи разработчики всерьез занялись увеличением пропускной емкости стандартов и тотальной стандартизацией по всему миру. Унификация мобильных терминалов позволяет клиентам спокойно путешествовать по всей планете и всегда оставаться на связи благодаря автоматическому роумингу. К началу 90-х годов стало очевидно, что только цифровые способы передачи речи и управления мобильной связью позволят решить эти две задачи. Работы по созданию общемирового цифрового стандарта сотовой связи велись в Европе и в Америке.

Существуют четыре основных вида сетей второго поколения с возможностью организации сот радиусом до 20-30 км. Это американские сети D-AMPS и CDMA , японский стандарт JDC (Japan Digital Cell) и глобальный общеевропейский стандарт GSM . Таким первопроходцам рынка, как например D-AMPS, сегодня приходится очень тяжело. Чтобы выдерживать конкуренцию, им приходится снижать тарифы и предлагать услуги, которых первоначально данный стандарт не предполагал: автодозвон, автоматическое определение номера, конференцсвязь, голосовая почта, передача данных, а также доступ в сеть Internet.

Сохранив прежний размер сот и базовую инфраструктуру, новый стандарт CDMA (Code Division Multiple Access) увеличил количество одновременно звонящих абонентов в соте до 1000, а также уменьшил себестоимость телефонов, улучшил конфиденциальность разговоров и полностью устранил проблему двойников. Каждый телефон CDMA имеет свой идентификационный номер и для замены аппарата требуется обязательное участие сотового оператора. Список телефонных номеров и личный органайзер пользователя хранятся в памяти телефона, и при замене аппарата приходится перезаписывать всю информацию. Для повышения конфиденциальности разговоров в цифровых системах кодирование речи происходит путем сжатия информационного потока. Телефоны стандарта CDMA имеют небольшие размеры и низкий расход энергии. На сегодняшний день стандарт, получивший наибольшее распространение в Северной Америке и Корее, предлагает абонентам хорошее качество звука и наибольшую скорость передачи данных (14,4 кбит/с). Существуют операторы этого стандарта и в России, однако их количество невелико, из-за чего роуминг сильно ограничен.

Сотовые сети стандарта GSM (Global System for Mobile Communications) сегодня наиболее популярны. Этот цифровой стандарт мобильной связи был создан в Европе в 1991 году и очень быстро распространился по всему миру. Стандарт учитывает многолетний опыт эксплуатации сотовых сетей, рассчитан на массовое применение и допускает модификацию без нарушения базовых функций. Радиус соты сети GSM может достигать 35 км, а количество одновременных звонков – до 1000. Максимальная мощность мобильных телефонов находится в пределах 1 Вт, а в стационарных и автомобильных модификациях телефонов достигает 20 Вт. Мобильные терминалы GSM наиболее миниатюрны и имеют наибольший ресурс работы без подзарядки.

Для цифровых стандартов сотовой связи 2G характерно чистое звучание без помех, которое лишь немного искажает тембр и интонационный оттенок речи. При слабом сигнале или неустойчивой связи возможно незначительное «проглатывание» фрагментов слов. В моменты, когда абонент слушает собеседника, цифровые системы полностью отключают передатчик, чтобы не засорять эфир и экономить заряд аккумулятора. В это же время говорящий слышит в динамике искусственный "комфортный шум", чтобы не создавалось ощущение отсутствия связи. Подслушать разговоры в эфире GSM практически невозможно, так как используются сложные и закрытые алгоритмы шифрования, которые часто меняются и каждое соединение имеет свой ключ.

Существенно увеличило пропускную способность введение стандарта GSM 1800 , который расширил диапазон используемых частот, а соты сделал более мелкими. Опыт эксплуатации сетей GSM 1800 в крупнейших городах показал, что стандарт позволяет избежать перегрузок сети даже при тотальном использовании мобильной связи. GSM использует частоты 900 МГц и 1800 МГц во всем мире, а вот в США Федеральная комиссия по радиосвязи предоставила операторам небольшой диапазон в районе 1900 МГц, создав, таким образом, американский стандарт GSM 1900. В этом же диапазоне могут работать также операторы сетей CDMA и D-AMPS. Выпускаемые в настоящее время мобильные телефоны способны работать во всех трех GSM диапазонах.

В дальнейшем возникла острая потребность в создании нового стандарта мобильной связи, который смог бы обеспечить существенно большую скорость передачи информации и комфортную работу в Интернет. Задача была решена в виде GPRS -технологии, реализованной в форме надстройки над стандартом GSM и позволяющей достигать на прием скорости 40,2 кбит/с.

В телефонах стандарта GSM используется сменная SIM-карта (Subscribe Identity Module) , позволяющая оператору однозначно идентифицировать абонента, а также хранить в своей памяти 255 номеров абонентов. При перестановке SIM-карты из одного аппарата в другой автоматически переносится собственный телефонный номер и телефонная книжка.

Операторы сетей GSM предоставляют широкий спектр услуг:

  • голосовые соединения;
  • текстовые сообщения SMS (Short Message Service);
  • выход в Internet непосредственно с телефона при помощи WAP-браузера;
  • передача информации и факсов (скорость 9,6 кбит/с или до 384 кбит/сек при поддержке технологии EDGE);
  • конференцсвязь;
  • переадресация звонков;
  • информационные услуги (погода, цены, адреса, телефоны);
  • формирование групп пользователей и др.

Мобильные сети GSM состоят из системы коммутации – Network Switching System (NSS) , системы базовых станций - Base Station System (BSS) и телефонов абонентов (MS) .

Система NSS служит для обслуживания вызовов и коммутации соединений, а также предоставление услуг абоненту. Система BSS выполняет все функции радиоинтерфейса.

NSS состоит из :

  • центра коммутации мобильной связи (MSC);
  • домашнего регистра местоположения (HLR);
  • визитного регистра местоположения (VLR);
  • центра аутентификации (AUC);
  • регистра идентификации абонентского оборудования (EIR).

BSS включает в себя функциональные блоки :

  • контроллер базовых станций (BSC);
  • базовую станцию (BTS).

Центр коммутации мобильной связи (MSC) является главным элементом сети GSM и осуществляет контроль за BTS и BSC в своей зоне обслуживания. MSC устанавливает соединения между абонентами сети, а также осуществляет соединения с другими мобильными и стационарными сетями.

Домашний регистр местоположения (HLR) хранит информацию об абонентах (перечень подключенных услуг, текущее состояние, местоположение и др.), которые относятся к данному MSC.

Визитный регистр местоположения (VLR) содержит информацию об активных абонентах в зоне обслуживания конкретного MSC. К ней относятся данные о домашних абонентах данного MSC и абонентах, для которых этот MSC является гостевым. Источником информации для VLR является HLR.

Центр аутентификации (AUC) служит для идентификации абонентов и предотвращения несанкционированного доступа в сеть. При включении телефона, совершении звонка, отправке SMS и т.п. MSC в обязательном порядке выполняет процедуру аутентификации на основании информации полученной из AUC и MS.

Регистр идентификации абонентского оборудования (EIR) представляет собой базу данных с информацией об идентификационных номерах мобильных терминалов GSM, которая может быть использована для блокировки украденных телефонов. EIR не является обязательным элементом и присутствует не во всех сетях.

Контроллер базовых станций (BSC) представляет собой коммутатор большой емкости, который предназначен для управления всеми функциями радиоканалов в сети GSM (хэндовер MS, назначение радиоканала и получение информации о конфигурации сот). Под управлением каждого MSC может находиться несколько BSC.

Базовая станция (BTS) управляет радиосвязью с телефоном абонента. BTS состоит из приемо-передатчиков и антенн, которые требуются для обслуживания каждой соты.

В сетях GSM с технологией пакетной передаче данных GPRS дополнительно используются блоки:

  • Узел обслуживания абонентов GPRS (SGSN), который представляет собой маршрутизатор с расширенными функциями установления сессии пакетной передачи данных, маршрутизации пакетов и начисления платы за предоставленные услуги. Стоит отметить, что пакетные данные передаются от подсистемы базовых станций в сторону SGSN, а не в сторону MSC.
  • Шлюзовой узел GPRS (GGSN) часто конструктивно объединяется в одном устройстве вместе с SGSN и представляет собой шлюз сети. Если пакеты данных направляются за пределы сети оператора, то именно GGSN выполняет эту функцию.

DownLink — канал связи от базовой станции до абонента
UpLink — канал связи от абонента до базовой станции оператора.

Стандарт 4G/ LTE Частота 2500

Данный вид связи сравнительно недавно развивается и преимущественно в городах.


FDD (Frequency Division Duplex — частотное разделение каналов) — это DownLink и UpLink работают на разных полосах частот.
TDD (Time division duplex — временное разделение каналов)- это DownLink и UpLink работают на одной и той же полосе частот.

Yota: FDD DownLink 2620-2650 МГц, UpLink 2500-2530 МГц
Мегафон: FDD DownLink 2650-2660 МГц, UpLink 2530-2540 МГц
Мегафон: TDD 2575-2595 МГц — эта полоса частот выделена только в Московском регионе.
МТС: FDD DownLink 2660-2670 МГц, UpLink 2540-2550 МГц
МТС: TDD 2595-2615 МГц — эта полоса частот выделена только в Московском регионе.
Билайн: FDD DownLink 2670-2680 МГц, UpLink 2550-2560 МГц
Ростелеком: FDD DownLink 2680-2690 МГц, UpLink 2560-2570 МГц
После покупки Мегафоном компании Yota, Yota виртуально стала работать как Мегафон.

Стандарт 4G/ LTE Частота 800

В коммерческую эксплуатацию сеть запустили в начале 2014 года, преимущественно за городом, в сельской местности.

UpLink / DownLink (МГц)

Ростелеком: 791-798,5 / 832 — 839,5
МТС: 798,5-806 / 839,5 — 847,5
Мегафон: 806-813,5 / 847 — 854,5
Билайн: 813,5 — 821 / 854,5 — 862

Стандарт 3G/UMTS Частота 2000

3G/UMTS2000 — самый распространнёный стандарт сотовой связи в Европе в основном используется для передачи данных.


UpLink / DownLink (МГц)

Скайлинк: 1920-1935 / 2110 — 2125 — в конечном итоге наиболее вероятно эти частоты отойдут Ростелекому. На данный момент сеть не используется.
Мегафон: 1935-1950 / 2125 — 2140
МТС: 1950-1965 / 2140 — 2155
Билайн:1965 — 1980 / 2155 — 2170

Стандарт 2G/DCS Частота 1800

DCS1800 — тот же самый GSM, только в другом частотном диапазоне, преисущественно используется в городах. Но, например, есть регионы, где оператор ТЕЛЕ2 работает только в диапазоне 1800 МГц.

UpLink 1710-1785 МГц и Downlink 1805-1880 МГц

Показывать деление по операторам особого смысла нету, т.к. в каждом регионе распределение частот является индивидуальным.

Стандарт 2G/DCS Частота 900

GSM900 — самый распространённый на сегодняшний день стандарт связи в России и считается связью второго поколения.

Присутствует 124 канала в GSM900 МГц. Во всех регионах РФ частотные диапазоны GSM распределяются между операторами индивидуально. И существует E-GSM существует как дополнительный частотный диапазон GSM. Он смещен по частоте отновительно базового на 10 МГц..

UpLink 890-915 МГц и Downlink 935-960 МГц

UpLink 880-890 МГц и Downlink 925-935 МГц

Стандарт 3G Частота 900

Из-за нехватки каналов на 2000 частоте, под 3G были выделенны частоты в 900 Мгц. Активно используются в области.

Стандарт CDMA Частота 450

CDMA450 — в центральной части России этот стандарт использует только оператор SkyLink (Скайлинк).

UpLink 453 — 457.5 МГц и DownLink 463 — 467.5 МГц.

Создание мобильных сетей поколения 2G, в основу которых легли цифровые стандарты, было обусловлено в первую очередь теми недостатками сетей первого поколения, которые не обеспечивали нормальную пропускную способность сети и высокий уровень защиты конфиденциальности разговоров. В связи с тем, что завоевывала все большую популярность, работа разработчиков приобрела направленность на усовершенствование пропускной емкости стандартов, а также на стандартизацию сети по всему миру, что позволило бы клиентам путешествовать по странам и за счет автоматического роуминга всегда оставаться на связи. Разработчики из стран Европы и Америки, которые трудились над созданием цифрового стандарта связи общемирового уровня, еще в начале 90-х годов пришли к выводу, что реализовать задуманное возможно только с помощью цифровых способов передачи аудиальной информации и управления связью.

В то время сети D-AMPS и CDMA из США, стандарт JDC из Японии и стандарт GSM глобального общеевропейского уровня – это четыре вида сетей поколения 2G, которые могли организовать сот радиусом до 30 км. Сейчас D-AMPS приходится туго и чтобы выдержать хоть как-то конкуренцию они вынуждены не только снижать тарифы, но и показывать те услуги, которые изначально не предполагались (например, голосовая почта, автодозвон и конференцсвязь, автоматическое определение номера, а также передача информации и выход в интернет).

CDMA пошел путем усовершенствования защиты конфиденциальности разговоров путем (происходило сжатие информации в цифровой системе кодирования речи), а также путем устранения проблемы двойников за счет присвоения идентификационного номера каждому телефону. Смена аппарата проходит при обязательном участии сотового оператора, поскольку информацию необходимо перезаписать, ведь список контактов и органайзер абонента хранится в памяти телефона. При сохранении прежних размеров сот количество звонящих одновременно абонентов увеличилось в соте до 1000. Телефоны с прежней инфраструктурой имеют небольшие размеры, хорошее качество звука, быстро передают информации (до 14,4 кбит/с) и мало расходуют энергию. В настоящее время распространены в Северной Америке и Корее. Есть в наличии и в России, но используются не широко и имеют ограниченный роуминг.

Стандарт связи 2G GSM

Наиболее популярной сегодня является мобильная связь стандарта GSM (Global System for Mobile Communications), созданная в 1991 году в Европе и получившая широкое распространение по всему миру. В целях массового применения и возможности модифицировать сеть без изменения базовых функций был учтен наработанный многими годами опыт в эксплуатации мобильных телефонов. Технические характеристики GSM соответствовали до 35 км по радиусу соты сети и до 1000 звонков одновременно, максимальная мощность телефонов в пределах 1В и до 20В в стационарной и автомобильной модификации. Мобильные терминалы характеризовались своей миниатюрностью и возможностью долго работать без подзарядки.

Особенностью стандартов связи 2G стало чистое звучание без помех, лишь незначительно искажающее тембр и интонацию, и небольшие проглатывания фрагментов слов при неустойчивости и помехах связи, а также при слабом сигнале. В то время это было большим достижением. В процессе разговора, когда абонент не говорил, а слушал собеседника, передатчик отключался цифровыми системами для экономии заряда аккумулятора и в целях не засорения эфира, в это время говорящий слышал искусственный шум, который не вызывал дискомфорта и был направлен на то, чтобы не создавать видимость отсутствия связи когда передатчик отключен. В целях защиты конфиденциальности разговоров алгоритмы шифрования имели сложный и закрытый характер, часто обновлялись и имели различные ключи при каждом соединении.

В введенном стандарте GSM 1800, в котором диапазон частот расширился и соты стали более мелкими, пропускная способность существенно увеличилась. На основе опыта его эксплуатации в больших городах стало видно, что, несмотря на тотальное использование мобильной связи, избегать перегрузки сети остается возможным. Используемые GSM во всем мире частоты соответствуют 900 и 1800 МГц, в США предоставленный операторам диапазон небольшой и составляет 1900 МГц (поэтому американский стандарт называется GSM 1900). Операторы CDMA и D-AMPS работают в таком же диапазоне. Выпускаемые сейчас телефоны работают во всех трех диапазонах GSM.

Потребность пользователей в быстрой передачи информации и удобной работе в интернете все больше подталкивали к необходимости создания нового стандарта связи, что подтолкнуло к разработке и созданию технологии GPRS, ставшей надстройкой над стандартом GSM. Она позволяла достигать скорости 40,2 кбит/с на прием.

Важным достижением телефонов стандарта GSM стала привязка номера и телефонной книжки не к самому аппарату, а к SIM-карте (Subscribe Identity Module), которую можно переставлять из одного телефона в другой, при этом собственный номер и контакты переносятся автоматически. Карта позволяет оператору идентифицировать абонента и хранить в памяти до 255 контактных номеров.

Предоставляемые услуги операторами сетей GSM имеют широкий спектр и позволяют пользоваться конференцсвязью, переадресацией звонков, включать и прослушивать голосовые соединения, отправлять и получать SMS, непосредственно с телефона выходить в интернет через WAP-браузер, пользоваться информационными услугами (такими, как получение информации о погоде, ценах, необходимых адресах и телефонах), а также передавать информацию и факсы, и др.

Строение структуры сетей GSM включает в себя системы коммутации и базовых станции и телефоны абонентов (MS).

Система коммутации Network Switching System (NSS) направлена на предоставление услуг клиентам, обслуживание вызовов и коммутацию соединений. Она состоит из:

Центра коммутации сотовой связи (MSC), работа которого направлена на установку соединений между пользователями сети, мобильными и стационарными сетями; MSC – главный элемент сети GSM, поскольку предназначен контролировать работу BTS и BSC в пределах территории обслуживания;
- домашнего регистра местоположения (HLR), который обеспечивает хранение информации об абонентах (местоположение, перечень подключенных услуг и др.), относящихся к данному MSC;
- визитного регистра местоположения (VLR), содержащего информацию об активных абонентах зоны обслуживания конкретного MSC (данные о домашних и гостевых абонентах данного MSC) и получающего информацию от HLR;
- центра аутентификации (AUC), служащего источником идентификации абонентов и направленного на предотвращение официально неразрешенного доступа в сеть, который на основе имеющейся информации от AUC и MS начинает процедуру аутентификации каждый раз при пользовании телефоном, осуществлении звонка или отправке SMS;
- регистра идентификации абонентского оборудования (EIR), который является необязательным элементом, и поэтому присутствует не во всех сетях. Тем не менее, он является базой данных, в которой хранится и находится под защитой информация мобильных терминалов об идентификационных номерах, которая используется для того, чтобы заблокировать украденные или потерянные телефоны.

Система базовых станций Base Station System (BSS) осуществляет функции радиоинтерфейса и включает в себя два блока:

Контроллер базовых станций (BSC), являющийся коммутатором большой емкости, осуществляет управление за такими функциями радиоканалов GSM, как назначение радиоканала, нахождение информации об особенностях конфигурации сот и процессе передачи между базовыми станциями сессии пользователя;
- базовую станцию (BTS), управляющую радиосвязью с телефоном абонента и состоящую из необходимых для обслуживания каждой соты приемо-передатчиков и антенн.

В технологии GPRS стандарта GSM дополнительно включаются:

Узел обслуживания абонентов GPRS (SGSN) - является маршрутизатором, устанавливающим сессии передачи информации пакетным способом и осуществляет контроль над движением пакетов и начислением за уже предоставленные услуги платы; пакетные данные направляются в сторону SGSN от базовых станций;
- шлюзовой узел GPRS (GGSN), который наиболее часто объединяется в устройстве вместе с SGSN, является шлюзом сети, направляющим данные за пределы сети оператора.

Преимуществами сетей поколения 2G стало цифровое шифрование разговоров, большая эффективность самой системы по сравнению с предыдущим поколением и появление возможности отправлять текстовые и мультимедийные сообщения, а также сообщения с изображениями. Благодаря цифровому шифрованию технология 2G стала безопасней как для отправителя, так и для получателя.

Поколения мобильной телефонии

Поколе- ние

2.5G

3.5G

Начало разрабо- ток

1970

1980

1985

1990

до 2000

с 2000

Реализа- ция

1984

1991

1999

2002

2006-2007

2008-2010

Сервисы

аналого- вый стандарт, синхрон- ная передача данных со скоростью до 9,6 кбит/с

цифровой стандарт, поддер- жка коротких сообще- ний (sms)

большая емкость, пакетная передача данных еще большая емкость, большие скорости увеличе- ние скорости сетей третьего поколе- ния большая емкость,
IP- ориентиро- ванная
сеть, поддержка мультиме- диа, скорости
до сотен
Мбит/с

Ширина канала

1,9
кбит/с

14,4
кбит/с

384
кбит/с

2
Мбит/с

3-14 Мбит/с

1 Гбит/с

Стан- дарты

AMPS, TACS,
NMT

TDMA, CDMA, CDMA
One,
GSM,
PDC, DAMPS

GPRS, EDGE, 1xRTT

WCDMA, CDMA 2000, UMTS

HSDPA

единый стандарт

Сеть

PSTN, сеть пакетной передачи данных сеть пакетной передачи данных

Интернет


AMPS /D-AMPS /N-AMPS

Система сотовой подвижной связи стандарта AMPS (Advanced Mobile Рhone Service) была впервые введена в эксплуатацию в США в 1979г. Система работает в диапазоне 825-890 МГц и имеет 666 дуплексных каналов при ширине полосы частот каждого канала 30 кГц. Мощность передатчика базовой станции составляет 45 Вт, автомобильной подвижной станции - 12 Вт, переносного аппарата - 1 Вт. В стандарте использован ряд оригинальных технических решений, направленных на обеспечение качественной связи при минимальной стоимости оборудования.

На основе этого стандарта в дальнейшем были разработаны две его модификации: аналоговая N-AMPS (Narrowband Advanced Mobile Phone Service) и цифровая D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone Service). Оба эти варианта были созданы, в первую очередь, для размещения в выделенной полосе частот большего числа разговорных каналов. В N-AMPS это достигается использованием более узких полос частот каналов, а в D-AMPS - использованием временного разделения каналов. В системе сотовой связи стaндаpтa AMPS применяются базовые станции с антеннами, имеющими ширину диаграммы направленности 120°, которые устанавливаются в углах ячеек. Базовые станции подключены к центрам коммутации с помощью проводных линий, по которым передаются речевые сигналы и служебная информация. Длина управляющего сообщения, передаваемого абоненту, составляет 463 бита.

Стандарт D-AMPS имеет недостатки: небольшая зона покрытия одной базовой станции, повышенная мощность передатчика базовой станции, плохая поддержка среди производителей оборудования, т.к. стандарт уже выходит из использования. Из достоинств стоит отметить относительную дешевизну организации сети, достаточно высокое качество и конфиденциальность разговоров, в зоне уверенного приема - автоматическое переключение в аналоговый режим для лучшей передачи голоса.


TACS (Total Access Control System)– практически полный аналог AMPS – получил наибольшее распространение. В 1985 г. первая сеть на базе TACS была развернута в Англии. После этого в течение пары лет сети TACS охватили территории Испании, Австрии, Ирландии и Италии. В 1987 г. появилась первая модификация стандарта – ETACS (Extended TACS), которая обладала чуть большей емкостью (640 против 600 каналов). Однако, несмотря на улучшения, сети на базе ETACS за пределами Англии практически не распространились. Вторая модификация стандарта – JTACS или NTACS (Japan или Narrowband TACS) предназначалась исключительно для Японии. Отличия NTACS от TACS, можно сказать, были стандартны: за счет большего диапазона выделенных частот и меньшей ширины канала связи у системы увеличилось общее число каналов – фактически NTACS явился аналогом NAMPS. Сети на базе TACS оказались весьма живучи – лишь в конце 90-х Япония свернула сети JTACS; на родине стандарта и в других европейских странах данное событие произошло чуть раньше.


NMT (Nordic Mobile Telephone) - система сотовой подвижной радиосвязи общего пользования первого поколения. Это один из самых старых стандартов сотовой связи в мире, он был разработан в 1978 году и введен в эксплуатацию в 1981 году. Стандарт разрабатывался для местностей с большой территорией и небольшой плотностью населения, поэтому он как нельзя лучше подошел для России.

Стандарт NMT является аналоговым, отсюда вытекает его главный недостаток - плохая помехозащищенность, в больших городах приходится значительный уровень помех на диапазон частот около 450 МГц. Однако стоит удалиться от города - качество связи сильно улучшается и иногда превосходит качество проводных телефонных сетей. Основное преимущество - большой радиус действия базовой станции. Вполне приличная связь наблюдается в 70-ти км от базовой станции. К сравнению, телефон GSM-900, например, не может работать на расстоянии более 35 км от базовой станции.

Диапазон частот, в котором работает NMT: 453-457,5 МГц - для связи от телефона к базовой станции, 463-467,5 МГц - для связи от базовой станции к телефону. Шаг сетки каналов - 25 КГц (12,5 КГц при использовании интерливинга), максимальная емкость одной базовой станции - 180 (359 - при интерливинге) абонентов. Мощность передатчиков абонентских устройств 0,1-6,5 Вт.

NMT является федеральным стандартом, поэтому можно безбоязненно отправляться в путешествие по стране с телефоном NMT. Насчет международного роуминга - здесь ситуация хуже, во всем мире сети NMT потихоньку сворачиваются в пользу новых, более современных стандартов.


TDMA (Time Division Multiple Access)- множественный доступ с временным разделением. Стандарт TDMA активно используется современными цифровыми системами подвижной связи. В отличие от систем частоного разделения, все абоненты системы TDMA работают в одном и том же диапазоне частот, но при этом каждый имеет временные ограничения доступа. Каждому абоненту выделяется временной промежуток (кадр), в течении которого ему разрешается "вещание". После того, как один абонент завершает вещание, разрешение прередается другому, затем третьему и т.д. После того, как обслужены все абоненты, процесс начинается сначала. С точки зрения абонента его активность носит пульсирующий характер. Чем больше абонентов, тем реже каждому из них предоставляется возможность передать свои данные, тем, соответственно, меньше данных он сможет передать. Если ограничить потребности (возможности) абонента известной величиной, можно оценить количество пользователей, которых реально сможет обслужить система с таким способом разделения среды. Временное разделение, как правило, накладывается на частотное разделение и вещание ведется в выделенной полосе частот.

Среди трех соревнующихся стандартов сотовой связи TDMA занимает второе место после стандарта GSM, занимающего господствующее положение в Европе. Хотя этому стандарту в технологических дискуссиях зачастую уделяется недостаточно внимания, сети TDMA продолжают развиваться. Сейчас они используются в 70 странах мира и почти полностью покрывают Северную и Южную Америку. Успех TDMA связывают с чистотой воспроизведения голоса, которая обеспечивается новым голосовым кодером ACELP, двухдиапазонными и двухстандартными телефонами, возросшей емкостью, глобальным распространением и переходом к стандарту третьего поколения UWC-136. По мнению специалистов, увеличение рынка TDMA (IS-136) отражает ускоренный переход к цифровым методам и зрелость этой технологии. Важно, что все три ведущие цифровые технологии смогут стать основой для услуг беспроводной связи третьего поколения.


Разработка нового общеевропейского стандарта цифровой сотовой связи началась в 1985 году. Специально для этого было создана специальная группа - Group Special Mobile. Аббревиатура GSM и дала название новому стандарту. Позднее GSM, благодаря ее широкому распространению, стали расшифровывать как Global System for Mobile Communications. К настоящему времени система GSM развилась в глобальный стандарт второго поколения, занимающий лидирующие позиции в мире, как по площади покрытия, так и по числу абонентов.

Cтандарт GSM предусматривает работу передатчиков в двух диапазонах частот: 890-915 МГц (для передатчиков подвижных станций - MS), 935-960 МГц (для передатчиков базовых станций - BTS).

В стандарте GSM используется узкополосный многостанционный доступ с временным разделением каналов (NB ТDМА). В структуре ТDМА кадра содержится 8 временных позиций на каждой из 124 несущих.

Для защиты от ошибок в радиоканалах при передаче информационных сообщений применяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот (SFH) в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду.

Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых сигналов, вызванными многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс.

Система синхронизации рассчитана на компенсацию абсолютного времени задержки сигналов до 233 мкс, что соответствует максимальной дальности связи или максимальному радиусу ячейки (соты) 35 км.

В стандарте GSM выбрана гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK). Обработка речи осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи (DTX), которая обеспечивает включение передатчика только при наличии речевого сигнала и отключение передатчика в паузах и в конце разговора. В качестве речепреобразующего устройства выбран речевой кодек с регулярным импульсным возбуждением/долговременным предсказанием и линейным предикативным кодированием с предсказанием (RPE/LTR-LTP-кодек). Общая скорость преобразования речево, о сигнала - 13 кбит/с.

В стандарте GSM достигается высокая степень безопасности передачи сообщений; осуществляется шифрование сообщений по алгоритму шифрования с открытым ключом (RSA).

В целом система связи, действующая в стандарте GSM, рассчитана на ее использование в различных сферах. Она предоставляет пользователям широкий диапазон услуг и возможность применять разнообразное оборудование для передачи речевых сообщений и данных, вызывных и аварийных сигналов; подключаться к телефонным сетям общего пользования (PSTN), сетям передачи данных (PDN) и цифровым сетям с интеграцией служб (ISDN).


GSM 900 - цифровой стандарт мобильной связи, использующий диапазон частот 890 - 960 МГц. Стандарт GSM 900 распространен в Европе, Азии, России и используется практическими всеми современными европейскими провайдерами, однако желательно, чтобы наряду с GSM 900 аппарат поддерживал и стандарт GSM 1800, т.к. в этом случае при возникновении помех на частоте 900 МГц телефон сможет переключиться на частоту 1800 МГц.


GSM 1800 - цифровой стандарт мобильной связи, использующий диапазон частот 1710-1880 МГц. Данный стандарт распространен в Европе, России, Австралии, в Тихоокеанских странах Азии. При покупке мобильного телефона необходимо выяснить, в каком стандарте работают местные операторы сотовой связи, т.к. телефон стандарта GSM 1800 не будет функционировать в сети GSM 900, а аппарат стандарта GSM 900 - в сети GSM 1800. Практически все современные провайдеры в Европе используют стандарты GSM 1800 и GSM 900, поэтому наиболее популярными являются двухдиапазонные телефонные аппараты GSM 900/1800 - при включении такой телефон сам за доли секунды определяет, на какой частоте сигнал лучше, и настраивается на нее.


GSM 1900 - цифровой стандарт мобильной связи, использующий частоту 1900 МГц. Данный стандарт распространен в США и Канаде, поэтому если вы хотите пользоваться телефоном в этих странах (при условии, что ваш оператор сотовой связи предоставляет там услуги роуминга), ваш аппарат должен поддерживать GSM 1900.


PDC (Personal Digital Cellular) - стандарт сотовой связи используемый в Японии. Стандарт основан на трехслотовом решении TDMA. При этом ширина несущей составляет 25 кГц. Несмотря на то что сети PDC расположены только в Японии, этот стандарт уверенно занимает вторую после GSM позицию в peйтинге популярности среди цифровых стандартов по количеству абонентов. И это неудивительно: в начале 2000 года число абонентов сотовой связи Японии превысило число абонентов стандартной проводной телефонии. Кстати, именно в Японии уже работают тестовые участки сетей третьего поколения - несмотря на быстрые темпы развития сотовых систем связи, японцы опередили всех остальных более чем на год.


СDMA (Code Division Multiple Access)- система множественного доступа с кодовым разделением - стала, возможно, самой многообещающей системой, появившейся на мировом рынке. Десятилетия назад эта технология использовалась в военной связи (США), а сегодня известна всем как глобальный цифровой стандарт для коммерческих систем коммуникаций. За последние пять лет технология использования CDMA была протестирована, стандартизирована, лицензирована и запущена в производство большинством поставщиков беспроводного оборудования и уже применяется во всем мире. В отличие от других методов доступа абонентов к сети, где энергия сигнала концентрируется на выбранных частотах или временных интервалах, сигналы CDMA распределены в непрерывном частотно-временном пространстве. Фактически метод манипулирует и частотой, и временем, и энергией.

В технологии CDMA возможно обеспечение высокого качества речи при одновременном снижении излучаемой мощности и уровне шумов. Результатом является постоянное высокое качество передачи речи и данных с минимальной средней выходной мощностью.

В сотни раз меньшее значение выходной мощности в отличие от других, используемых в настоящее время стандартов - отличительное качество технологии CDMA при рассмотрении двух немаловажных факторов:
воздействия на организм человека; продолжительности работы без подзарядки аккумулятора.

Емкость CDMA от десяти до двадцати раз выше, чем у аналоговых систем, и в три- шесть раз превышает емкость других цифровых систем. Сети, построенные на ее основе, эффективно используют радиочастотный ресурс, благодаря возможности многократного использования одних тех же частот в сети.

По характеристикам качества передачи речи параметры CDMA сопоставимы с качеством проводных каналов. Поскольку по каналам CDMA передается не только голос, но и любая другая информация, особую ценность имеет отсутствие помех. Если рядовой пользователь, по большому счету, безразличен к тому, звучит его голос при телефонном разговоре с безупречной чистотой или с небольшими помехами, то ошибки, допущенные при передаче файлов, могут нарушить целостность, например, корпоративной базы данных. Применяемый "код" служит не только для идентификации разговора того или иного пользователя, но и является одновременно своеобразным фильтром, устраняющим искажения и фоновые помехи. Встроенный алгоритм кодирования обеспечивает высокую степень конфиденциальности, обеспечивая защиту от несанкционированного доступа и прослушивания.

Система CDMA обеспечивает меньшую задержку в передаче голосового сообщения, чем другие системы подвижной связи. При использовании CDMA не приходится применять изощренные средства для подавления эхо-сигнала. Совершенный метод коррекции ошибок позволяет эффективно бороться с многолучевым распространением сигнала. Это свойство дает дополнительные преимущества CDMA в условиях городов с высотными застройками.

Абонент не хочет оставаться без связи при пересылке факса, когда телефон длительное время занят. CDMA предоставляет дополнительный сервис, обеспечивающий одновременную передачу голоса и факса по одному каналу. В технологии CDMA реализованы оригинальные алгоритмы упаковки данных для большей скорости их передачи.


WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - широкополосный CDMA)- технология радиоинтерфейса избранная большинством операторов сотовой связи Японии и (в январе 1988 года) институтом ETSI (European Telecommunications Standards Institute) для обеспечения широкополосного радиодоступа с целью поддержки услуг третьего поколения.

Технология оптимизирована для предоставления высокоскоростных мультимедийных услуг типа видео, доступа в Интернет и видеоконференций; обеспечивает скорости доступа вплоть до 2 Мбит/с на коротких расстояниях и 384 Кбит/с на больших с полной мобильностью. Такие величины скорости передачи данных требуют широкую полосу частот, посему ширина полосы WCDMA составляет 5 Мгц. Технология может быть добавлена к существующим сетям GSM и PDC, что делает стандарт WCDMA наиболее перспективным с точки зрения использования сетевых ресурсов и глобальной совместимости.

WCDMA (широкополосный множественный доступ с кодовым разделением каналов) представляет собой технологию, использующую расширенную полосу пропускания и разновидность принципа DMA. Это технология мобильной радиосвязи третьего поколения, обеспечивающая значительно более высокие скорости передачи данных, чем стандарт GSM. WCDMA поддерживает передачу голоса, изображений, данных и видео в сетях мобильной связи на скорости до 2 Мбит/с (локальный доступ) или 384 кбит/с (глобальный доступ). WCDMA используется в основном в Европе при переходе от стандарта GSM к стандарту UMTS.


Стандарт CDMAOne существует в вариациях IS-95a, IS-95b (cellular по американской терминологии, 800 МГц) и J-STD-008 (PCS, диапазон 1900). Аббревиатура IS (interim standard - временной стандарт) используется для учета в Ассоциации телекоммуникационной промышленности TIA (Telecommunications Industry Association). Как правило, в сетях CDMAOne используется IS-95a, он обеспечивают передачу сигнала со скоростью 9,6 кбит/с (с кодированием) и 14,4 кбит/с (без кодирования). Версия IS-95b основана на объединении нескольких каналов CDMA, организуемых в прямом направлении (от базовой станции к мобильной). Скорость может увеличиваться до 28,8 кбит/с (при объединении двух каналов по 14,4 кбит/с) или до 115,2 кбит/с (8 каналов по 14,4 кбит/с). Собственно, кроме IS-95 сети CDMAOne используют еще целый набор протоколов и стандартов.

Коммерческие сети CDMAOne появились в 1995 году и пользуются заслуженной популярностью как на своей родине, в Америке, так и в Азии. Именно CDMAOne подразумевают под терминами "CDMA" и "CDMA-800" (наибольшее распространение получил именно 800-мегагерцовый вариант, IS-95). Прямой и обратный каналы располагаются соответственно в диапазонах 869,040-893,970 и 824,040-848,860 МГц. Используются 64 кода Уолша и несущие в 1.25 МГц.


Стандарт CDMA2000 является дальнейшим развитием стандарта 2 поколения CDMAOne. Дальнейшим развитием CDMAOne должен был стать IS-95c, и именно это обозначение очень часто используется производителями.

Официальным обновлением стандарта, разработанным компанией Qualcomm и утвержденным ITU (Международный союз электросвязи, International Telecommunication Union), является CDMA2000. В документах Lucent Technologies встречается обозначение IS-2000. Наконец, международный союз электросвязи (МСЭ) отобрал из десяти предложенных проектов пять радиоинтерфейсов третьего поколения IMT-2000 (International Mobile Telecommunications System - 2000 - Международная система мобильной связи - 2000), в их числе - IMT-MC (Multi Carrier), который представляет собой модификацию многочастотной системы CDMA2000, в которой обеспечивается обратная совместимость с оборудованием стандарта CDMAOne (IS-95).

Еще один из пяти стандартов IMT-2000 - IMT-DS (Direct Spread) - построен на базе проектов WCDMA и взят за основу европейской системы UMTS.

На начало 2003г. из 127 миллионов пользователей CDMA почти 15 миллионов использовали технологию CDMA2000. В течение первых семи месяцев 2002 года, в Азии и Америке было запущено 11 сетей CDMA2000 и общее количество этих сетей составляло 18. Это - 99% рынка 3G, на IMT-MC приходилось 14.8 миллионов абонентов, на UMTS - 0.13 миллиона.

Однако, стоит отметить, что реализованная фаза CDMA2000 1X все же не является полноценным 3G, ибо не дотягивает до обязательных двух мегабит. Поэтому ее чаще называют 2.5G.

Изначально CDMA2000 (IMT-MC) разделили на две фазы - 1X и 3X. Именно к первой фазе применяется название IS-95C. А вторую позже назвали 1X-EV (evolution), разделив ее на две фазы - CDMA2000 1X EV-DO (data only) и CDMA2000 1X EV-DV (data & voice).

И именно стандарт CDMA2000 1X EV-DO подразумевается под 3G IMT-MC. Стандарт 1x-EV-DO был принят TIA в октябре 2000 года и предусматривает следующую схему функционирования: аппарат одновременно производит поиск сети 1x и 1xEV, передачу данных осуществляет с помощью 1xEV, голоса - с помощью 1x.

Стандарт 1xEV-DV полностью соответствует всем требованиям 3G. Его практическая реализация планируется в 2003-2004 годах.

Теперь о CDMA-450. Следует отметить, что стандарты семейства CDMA2000 не требуют организации отдельной полосы частот и в ходе их эволюционного развития от CDMAOne могут быть реализованы во всех частотных диапазонах используемых системами сотовой подвижной связи (450, 700, 800, 900, 1700, 1800, 1900, 2100 МГц).


Сети с пакетной передачей данных - (General Packet Radio Service, GPRS) - это технология, стандартизированная ETSI как часть развития стандарта GSM фазы 2+ и представляющая собой первую реализацию пакетной коммутации в сетях стандарта GSM, ранее использовавших только технологию коммутации каналов. Вместо передачи непрерывного потока данных через постоянное соединение, при пакетной коммутации сеть используется только в случае наличия данных для передачи. Применение технологии GPRS позволяет пользователям пересылать и принимать данные на скоростях до 170,2 кбит/с.

Внедрение технологии GPRS принесло операторам сетей GSM значительные выгоды. Впервые стало возможным использование Интернет-протокола IP (Internet Protocol) в сетях GSM, а также подключение к огромному количеству частных и общественных сетей с применением стандартных промышленных протоколов передачи данных, таких, как TCP/IP и X.25. Стандарт GPRS особенно эффективен при скудости спектральных ресурсов, он позволяет операторам сетей GSM предлагать широкий выбор ценных возможностей, повышая их конкурентоспособность.

GPRS идеален для "импульсных" приложений для передачи данных, таких, как электронная почта или доступ в Интернет. Он позволяет устанавливать "виртуально-постоянное соединение" с источниками данных, так что Вы получаете данные, едва найдя их. Такая оперативность достижима в сетях с коммутацией каналов. Внедряя стандарт GPRS, операторы GSM получили в свое распоряжение сети с возможностями третьего поколения.

Компания MOTOROLA отличается от прочих производителей тем, что провозглашает лозунг "GPRS повсюду" - на массовом рынке для горизонтальных приложений (например, групповые интерактивные игры), на рынке бизнес-приложений для регулярного мобильного вертикального доступа к огромным массивам корпоративной информации (например, в службах доставки).


Расширенный диапазон передачи данных для развития стандарта GSM (Enhanced Datarate for GSM Evolution, EDGE) соединяет в себе набор новых и альтернативных схем модуляции, которые могут применяться внутри структуры временного отрезка радиоканала GSM, обеспечивая более высокую скорость передачи данных или улучшенные спектральные характеристики. Фаза 1 технологии EDGE (стандартизована в конце 1999 г.) использует функции GPRS, обеспечивая скорость передачи данных до 384 кбит/с. Фаза 2 (должна быть разработана до конца 2000 г.) предоставляет обслуживание в режиме реального времени, например передачу звука и мультимедиа (видео).

EDGE внедряется не только в среде GSM, но также на рынке TDMA (IS-136) и iDEN в США с применением тех же технических стандартов, чтобы обеспечить использование GPRS, а в дальнейшем - голосового обслуживания. Поскольку 384 кбит/с - это скорость передачи данных, которая будет поддерживаться первой фазой сетей третьего поколения, EDGE может стать альтернативой для операторов GSM, которые не получат лицензию третьего поколения, или там, где это позволяет регулятор.


1XRTT (One Times Radio Transmission Technology) - 2.5G мобильная технология передачи цифровых данных, основанная на CDMA-технологии. Использует принцип передачи с коммутацией пакетов. Теоретически возможная скорость передачи 144 Кбит/сек, но на практике реальная скорость менее 40-60 Кбит/сек. 1XRTT использует лицензируемый радиочастотный диапазон и, подобно другим мобильным технологиям, широко распространена.


UMTS - Универсальная система мобильных телекоммуникаций (Universal Mobile Telecommunications System) - является членом европейского семейства стандартов мобильной сотовой связи третьего поколения. Большая часть исходных задач UMTS, таких как глобальный роуминг и персонализация обслуживания, достигнута в ходе развития стандарта GSM. Основное отличие UMTS, состоит в использовании нового частотного диапазона 2 ГГц, что позволяет добиться более высокого по сравнению с GSM качества обслуживания благодаря повышению скорости передачи данных и ёмкости каналов, а также благодаря внедрению пакетной архитектуры сети, поддерживающей функции передачи голоса и данных.

UMTS обеспечивают две основные компоненты: радиосеть и несущая сеть. Радиосеть состоит из мобильного оборудования и базовой станции, между которыми коммутируется передача данных. Несущая сеть, в свою очередь, соединяет базовые станции друг с другом, а также создаёт соединения с сетью ISDN и Интернетом.

При значительно большей полосе пропускания (5 МГц), чем у GSM (200 кГц) и используя для передачи метод CDMA (Code Division Multiple Access) становится возможным передать информацию любого типа (мультимедийные приложения, загрузка из Интернета, видео и аудио) при высокой (2 Мбит/с) скорости передачи.

Это делает UMTS до 200 раз быстрее, чем сеть GSM (9,6 кбит/с). Это позволяет передавать 1-2 источника видео в реальном времени с полным разрешением и приемлемым качеством.

Интересная особенность относительно UMTS заключается не только в том, что UMTS обладает очень высокой передающей способностью, но и в том, что он также поддерживает различные протоколы передачи, такие как TCP/IP, в комбинации с мобильностью .


HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) - технология высокоскоростного пакетного доступа по входящему каналу. Технология HSDPA является логическим продолжением WCDMA. Стандарт позволяет увеличить скорость передачи данных в сетях 3G примерно во столько же раз, что и технология EDGE, развернутая поверх сети GPRS. В абсолютных цифрах пиковая скорость передачи данных в сети HSDPA - 8 Мбит/с, тогда как средняя - 1-1,5 Мбит/с. Для наглядности стоит сказать, что при пиковой производительности на HSDPA-телефоне можно будет смотреть сразу восемь цифровых кинофильмов.

Назначение HSDPA - обеспечечить эффективное использование радиочастотного спектра при предоставлении услуг, требующих высокой скорости передачи пакетных данных по нисходящим каналам, таких как доступ в Интернет и загрузка файлов. Эта технология хорошо адаптирована к условиям города и закрытых помещений.

В основу технологии HSDPA положены адаптивные схемы модуляции и кодирования QPSK и 16 QAM; протокол ретрансляции Hybrid Automatic Repeat Request; оперативное определение очередности передачи пакетов на базовой станции Node В протоколом MAC-high speed. HSDPA базируется на высокоскоростном общем нисходящем канале (High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH), способном поддерживать высокие скорости передачи данных. Технология позволяет обслуживать разных пользователей, осуществляя мультиплексирование с временным и кодовым разделением, то есть идеально подходит для обработки прерывистого пакетного трафика в многопользовательской среде.

По сравнению с UMTS, HSDPA можно передавать в три раза больше данных и поддерживать вдвое больше мобильных пользователей на одну соту. Стоит отметить, что в настоящее время в полевых условиях скорость в нисходящем канале 3G (к пользователю) составляет порядка 384 Кбит/с (теоретически скорость, согласно спецификации 3G, должна составлять 2,4 Мбит/с).

Кроме того, HSDPA значительно улучшает качество предоставляемых абоненту мультимедийных услуг (именно за счет высокой скорости задержка становится неощутимой, а объем передаваемой информации увеличивается).


Аналогично , технология высокоскоростной пакетной передачи данных по направлению «вверх» (High Speed Uplink Packet Access, HSUPA) представляет собой стандарт мобильной связи, позволяющий ускорить передачу данных от W-CDMA-устройств конечного пользователя до базовой станции за счет применения более совершенных методов модуляции.

Теоретически стандарт HSUPA рассчитан на максимальную скорость передачи данных по направлению «вверх» до 5,8 Мбит/с, позволяя, таким образом, использовать приложения третьего поколения, требующие обработки огромных потоков данных от мобильного устройства к базовой станции, например, видеоконференцсвязь.

Описание технологии планируется ввести в качестве спецификации 6-й версии стандарта 3GPP Release 6; процесс стандартизации технологии приближается к завершению.


UMA (Unlicensed Mobile Access) - новое решение, позволяющее абонентским устройствам работать в сетях GSM/GPRS при помощи нелицензируемых каналов Bluetooth и Wi-Fi (802.11). С помощью технологии UMA операторы могут предложить абонентам услуги роуминга и хэндовера между сотовыми сетями и беспроводными нелицензируемыми сетями частного и общего доступа с помощью двухрежимных телефонов и КПК.

UMA дает возможность пользователю, попавшему в зону покрытия домашней или общественной точки доступа ("хот-спот"), получать высококачественные услуги связи с помощью единого устройства доступа и единого телефонного номера. В результате мы получаем реальную конвергенцию услуг мобильной передачи голоса и данных с прозрачным хэндовером (переходом абонента из одной сети в другую без потери соединения).


EV-DO - это технология сетей мобильной связи третьего поколения (3G), стандартизированная 3GPP2 в рамках развития и обеспечивающая высокоскоростную передачу данных со скоростью до 2,4 Мбит/с.

Преимущества технологии EV-DO открывают целый ряд новых возможностей для пользователей. В частности, быстрое подключение к сети Интернет вне зависимости от местоположения и времени суток, организация высокоскоростных корпоративных VPN-сетей, широкий спектр услуг мобильного мультимедиа, мощный инструментарий для создания мобильных "рабочих мест". Корпоративным клиентам использование технологии EV-DO позволяет заметно повысить производительность труда сотрудников за счет повсеместного доступа в любое время к корпоративным данным с помощью защищенных и простых решений, совершенствовать текущие бизнес-процессы и выстраивать свой бизнес, а также ускорить реагирование на проблемы эксплуатации и вопросы клиентов.

На сегодняшний день технология EV-DO используется в самых различных сферах: в банках и страховых компаниях, в дистрибуторских организациях и предпринимателями, имеющими торговые сети, органами государственной власти и пользователями домашнего Интернета как альтернатива выделенным линиям или dial-up.

В числе производителей оборудования для сетей EV-DO такие ведущие мировые компании как Lucent Technologies, Huawei Technologies, Nortel Networks, Samsung. Украинским оператором, работающем в стандарте EV-DO, является Peoplenet.


CSD (Circuit Switched Data) — технология передачи данных, разработанная для мобильных телефонов стандарта GSM. CSD использует один временной интервал для передачи данных на скорости 9,6 кбит/с в подсистему сети и коммутации (Network and Switching Subsystem NSS), где они могут быть переданы через эквивалент нормальной модемной связи в телефонную сеть.

Поскольку максимальная скорость передачи данных для единичного временного интервала составляет 9,6 кбит/с, многие операторы выделяют два и более временных слота для вызовов CSD.

До появления CSD передача данных в мобильных телефонах выполнялась за счет использования модема, либо встроенного в телефон, либо присоединенного к нему. Из-за ограничений по качеству аудио сигнала, такие системы имели максимальную скорость передачи данных равную 2,4 кбит/с. С появлением цифровой передачи данных в GSM, CSD предоставил практическим прямой доступ к цифровому сигналу, позволяя достичь более высоких скоростей. В тоже время, использование в GSM сжатия звука, ориентированного на речь, фактически означает, что скорость передачи данных с использованием обычного модема, подсоединенного к телефону, будет даже ниже, чем в традиционных аналоговых системах.

CSD-вызов работает очень похоже на обычный голосовой вызов в GSM сетях. Выделяется единичный временной интервал между телефоном и базовой станцией. Выделенный «подвременной интервал» (16 кбит/с) устанавливается между базовой станцией и транскодером, и, наконец, другой временной слот (64 кбит/с) выделяется для передачи данных между транскодером и центром коммутации: Mobile Switching Centre (MSC).


HSCSD (High Speed Circuit Switched Data - высокоскоростная передача данных по сетям с коммутацией каналов) - многоканальная платформа для передачи данных в сетях GSM. Она преодолевает ограничения беспроводных сетей связи по скорости, позволяя абонентам GSM передавать данные со скоростями сравнимыми и даже превышающими скорости передачи в проводных сетях. При использовании технологии HSCSD максимальная скорость может составить 57.6 кбит/с. HSCSD специально разработана для развития существующей инфраструктуры GSM путем модернизации программного обеспечения, поэтому внедрение этого решения производится быстро и экономично.

Для конечных пользователей HSCSD открывает возможность использования целого ряда новых приложений беспроводной связи. HSCSD позволяет просматривать с мобильного терминала WEB-страницы с более насыщенным графическим содержанием. Кроме того, пользователи получают возможность высокоскоростного доступа к ЛВС и корпоративным сетям.

HSCSD позволяет даже организовать дистанционное видеонаблюдение в тех местах, где прокладка кабеля нецелесообразна или невозможна. Необходимо упомянуть и возможность организации видеоконференций по беспроводному интерфейсу.


HSPA (High-Speed Packet Access - высокоскоростная пакетная передача данных) - технология беспроводной широкополосной радиосвязи, использующая пакетную передачу данных и являющаяся надстройкой к мобильным сетям WCDMA/UMTS.
Технология базируется на двух предшествующих стандартах:
- - High-Speed Downlink Packet Access;
- - High-Speed Uplink Packet Access.
В настоящий момент, по подсчетам Ericsson, в мире развернуто 128 сетей HSPA, а на рынке доступно 300 устройств с поддержкой данной технологии.