Мобильные телефоны: общая информация и стандарты сотовой связи (0G-3G)

Мобильный телефон — портативное электронное устройство для дистанционных телекоммуникаций, который предназначен для обычных пользователей и предполагает общение на значительных расстояниях. Известен также как сотовый телефон, но это наименование выходит из употребления.

Мобильная телефония, за некоторыми исключениями, осуществляется посредством сотовых сетей. Означенные сети состоят из базовых станций, принимающих и ретранслирующих сигнал, поступающий от мобильного устройства на оборудование оператора сотовой связи. Каждая базовая станция накрывает ограниченную площадь, но в комплексе они образуют сплошное покрытие.

Неотъемлемой особенностью мобильных телекоммуникаций является «хэндовер» (handover). Если человек, общающийся по мобильному телефону, перемещается в пространстве и выходит из зоны охвата одной базовой станции, то осуществляется автоматическая «передача» сигнала на другую, ближайшую базовую станцию. Если бы этого не происходило, то, перемещаясь во время разговора на существенные расстояния, мы были бы вынуждены периодически перезванивать.

Собственно, так и было и остается в устройствах, предшествовавших мобильной связи как мы ее знаем. Такие устройства появились еще в 1945 году, и они не позволяли продолжить коммуникацию, если вы перемещались из зоны действия одной точки приема сигнала в другую. Эти устройства условно относят сейчас к поколению 0G. Это многие пейджеры (точнее, пейджинговые сети) и некоторые другие средства связи.

Стандарты связи и передачи данных «нулевого поколения» (0G): PTT, MTS, IMTS, AMTS, OLT, MTD, Autotel/PALM, ARP.

Полноценные сотовые сети впервые появились в начале восьмидесятых. Первая сотовая сеть называлась Nordic Mobile Telephone, она была создана в 1981 году для жителей Скандинавии. От названия сети в обиход вошло название NMT — первый стандарт связи для мобильных телефонов. Стандарт относится к поколению 1G (от «first generation»).

Один из недостатков стандарта NMT — почти полная незащищенность от прослушивания и от несанкционированного подключения к сети. А скорость передачи сигнала не поднималась выше 1,2 Кбит/с, что более-менее хватало для нужд голосового общения (но при передаче сигнала от одной базовой станции к другой уже возникали шумы и нередки были разрывы соединения).

Стандарты связи и передачи данных первого поколения (1G): NMT, AMPS (TACS и eTACS), Hicap, CDPD, Mobitex, DataTac.

Самым популярным стандартом сотовой связи второго поколения 2G стал GSM. Аббревиатура расшифровывается как Global System for Mobile Communications. Большинство GSM-сетей функционируют на частотах от 900 до 1800 мегагерц. В США и Канаде встречаются также сети на частотах 850 МГц и 1900 МГц — в этих странах привычные нам частоты оказались заняты, поэтому пришлось выделять соседние диапазоны.

Скорость передачи данных в GSM может доходить до 270 Кбит/с, но это возможность технологии, а не операторского оборудования как такового или мобильного устройства. При общении в сетях стандарта GSM за счет применения кодеков сжатия голосового потока отрезается часть вибраций, свойственных человеческой речи. Именно по этой причине голос приобретает «металлический» оттенок и теряется часть интонаций, заметных во время «живого» разговора.

Стандарт GSM развивается. Так, в его версии «Release ‘97» появился скоростной сервис передачи данных GPRS, а в «Release ‘99» — еще более быстрый EDGE (он же EGPRS), последний получил распространение, начиная с 2003 года.

В Москве и Санкт-Петербурге действуют три известных вам GSM-оператора: МТС, «Билайн» и «МегаФон». Для передачи данных чаще всего задействуются технологии CSD (Circuit Switched Data) или GPRS (General Packet Radio Service).

Технология CSD обозначает передачу данных по голосовому GSM-каналу. Скорость, обеспечиваемая CSD, достаточна для обычного разговора или просмотра простеньких WAP-сайтов, но не более того. CSD занимает канал, используемый для голосового трафика. Поэтому хождение по сайтам блокирует линию (у вас становится «занято»), а оплачивается не трафик, а время пребывания в сети. Причем оплачивается по тарифу обычного телефонного разговора — посекундно.

Существует улучшенный, более быстрый вариант CSD — HSCSD (High-Speed Circuit Switched Data). Суть его примерно та же, оплата тоже посекундная. Если максимальным пределом для CSD является передача данных со скоростью 9,6 Кбит/с, то для HSCSD это уже 14,4 Кбит/с (чуть меньше, чем полтора килобайта в секунду). Разумеется, даже эти скорости достижимы только при хорошем сигнале и прочих подобных условиях.

В отличие от CSD, занимающего под себя весь выделяемый канал целиком, в GPRS происходит пакетная передача данных. Благодаря этому много пользователей могут «сидеть» на одном канале, занимая ровно ту его часть, которая им нужна в данный момент времени для скачки или закачки информации. Точно так же происходит, например, передача обычных e-mail писем на компьютере: вы отсылаете «пакет» (письмо) и, пока оно закачивается, занимаете некий фрагмент линии, а когда отсылка завершается — линия физически становится свободна. По сути это как «выделенка» (та самая, которая на персональных компьютерах — для доступа в Интернет), только для мобильных устройств и по радиочастотам вместо провода.

Скорость соединения в GPRS выше, чем через CSD. Нахождение в Интернете в таком случае не препятствует одновременному разговору по телефону. При соединении по GPRS оплачивается не время «сидения в Интернете», а трафик (у всех операторов действуют собственные расценки за один скачанный вами по GPRS мегабайт, варьирующиеся от тарифа к тарифу).

Возможная скорость соединения через GPRS зависит от такой ее характеристики, как класс. Сейчас распространен GPRS класс 10, обеспечивающий в наших сетях скорость передачи данных на скорости до и свыше 5 килобайт в секунду (примерно) — иными словами, как мощный компьютерный модем на 56 Кбит/с. GPRS класс 8 заметно медленнее, а классы 6 и ниже вступают в жесткую конкуренцию с CSD по скорости.

Скорость передачи данных зависит далеко не только от класса GPRS, но также от оператора и от самого мобильного устройства. Если взять мобильный телефон, выпущенный несколько лет назад и имеющий, скажем, GPRS класс 6, то не стоит ожидать от него даже вменяемой скорости загрузки WAP-сайтов (но это зависит от конкретной модели, разумеется). С другой стороны, GPRS класс 12 может дать до 120 Кбит/с, но — в теории.

EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), известный также как EGPRS (Enhanced GPRS), является более быстрым протоколом передачи данных, нежели GPRS. Скорость может доходить до 236,8 Кбит/с и выше. Как и в GPRS, здесь применяется терминология «классов», обозначающих скорость передачи данных.

EDGE классифицируется уже не как 2G, а как 2,5G. В России он встречается, но пока что далеко не везде и всесторонней поддержки еще не получил. EDGE как бы раздвигает рамки стандарта GSM, добавляя к голосовой связи быстрый мобильный Интернет. Но это требует от операторов установки дополнительного оборудования.

Другие стандарты сотовой связи, альтернативные GSM, — D-AMPS и CDMA.

D-AMPS (Digital AMPS) предшествовал GSM/CDMA и сейчас является частью истории. Это был первый стандарт, где появилось шифрование голосового потока. К 2010 году все действующие сети этого стандарта в России должны быть свернуты.

CDMA (Code Division Multiple Access) — второй по популярности стандарт 2G, уступающий лишь GSM (впрочем, если учесть распространенность CDMA в Китае и сопредельных странах — еще неизвестно, кто тут первый...). Отличительные черты CDMA — поддержка скоростного доступа в Интернет, большая пропускная способность, лучшая защищенность от помех и взлома и лучшее качество передачи голоса. Единственный, зато убойный недостаток для России, — отсутствие сетей в наиболее распространенном частотном диапазоне. В России CDMA-оператором является «СкайЛинк», но это настолько своеобразный стандарт, что заслуживает отдельного рассказа.

Стандарты связи и передачи данных второго поколения (2G): GSM, iDEN, D-AMPS, PDC, CSD, PHS, GPRS, HSCSD, WiDEN, CDMA и CDMA2000, EDGE (EGPRS).

Третье поколение сотовой связи, известное как 3G («third generation»), до России еще не добралось. Так что с практической точки зрения говорить пока что не о чем. Переход на 3G связан с огромными затратами на установку операторами соответствующего оборудования. Есть и другие препоны.

Одно из первейших достоинств 3G — одновременная передача голосовых и неголосовых данных. Среди прочего, это открывает возможность для распространенной сейчас в 3G-сетях видеотелефонии. Современные телефоны, оснащенные второй камерой «для видеозвонков», рассчитаны именно на такие сети.

Стандарты связи и передачи данных третьего поколения (3G): W-CDMA, UMTS (3GSM), FOMA, TD-CDMA/UMTS-TDD, 1xEV-DO/IS-856, TD-SCDMA, GAN/UMA.

Так называемый 3,5G: HSDPA. Так называемые 3,75G: HSUPA и HSOPA.


Купить мобильный телефон от популярного производителя
Интернет магазин - аксессуары, мобильные телефоны