Сейчас трудно в это поверить, но раньше мобильники действительно назывались "мобильными телефонами", а не дамбфонами, смартфонами, фичерфонами, или суперфонами. Они оттопыривали ваш карман - если вообще в него вмещались - и звонили. Ничего лишнего. Никаких социальных сетей, сообщений, браузеров, Instagram"а, Flash 10.1 и прочей ерунды. Они не загружали 5-мегапиксельные фото на Flickr, и уж точно не могли превращаться в точки беспроводного доступа в Интернет.
К счастью, те суровые времена уже позади - но в то время как поставщики услуг связи по всему миру начинают проливать свет на многообещающее новое поколение высокоскоростных беспроводных сетей, всё потихоньку начинает сбивать с толку. На самом деле, что значит "4G"? Конечно, это больше, чем 3G, но обязательно ли оно лучше? Почему все четыре национальных поставщика связи США внезапно начали называть свои сети 4G? Это то же самое? Чтобы ответить на эти вопросы, нам нужно пройти через прошлое беспроводной связи, её настоящее и будущее... Но нам кажется, что эта прогулка будет для вас интересной.
В первую очередь скажем главное: "G" значит "generation" (поколение), поэтому если вы слышите, как кто-то говорит о "4G сети", то это значит, что они имеют в виду беспроводную сеть, разработанную по технологии четвёртого поколения. На самом деле, именно само определение "поколения" в данном контексте вводит нас в заблуждение с самого начала; вот причина такой неразберихи. Но более подробно об этом позже - сначала давайте пройдёмся вниз по тропинке памяти к источнику, когда-то давно давшему начало первому поколению.
"G" значит "generation" (поколение), поэтому если вы слышите, как кто-то говорит о "4G сети", то это значит, что они имеют в виду беспроводную сеть, разработанную по технологии четвёртого поколения.
1G
Наше путешествие стартует в начале 1980ых с изобретением нескольких революционных сетевых технологий: AMPS в США и комбинации TACS и NMT в Европе. Как расшифровываются данные акронимы, нам не важно. Всё, что вам нужно знать, это то, что в отличие от прежних систем, эти новые стандарты предоставили широкий диапазон частот для достаточно интенсивного использования абонентами, были полностью автоматизированными со стороны провайдеров, не нуждаясь в операторе, и использовали электронику, которую можно было легко уместить в маленький корпус. Хотя в 1950-х уже существовало несколько поколений мобильных сервисов, тройка AMPS, TACS и NMT повсеместно считается первым поколением - "1G", если хотите - так как они были первыми, кто ввёл мобильные телефоны в массы. Они были массивными, надёжными, и вскоре распространились во всех промышленно развитых странах мира.
Дело в том, что во времена 1G никто не думал об услугах передачи данных; это были чисто аналоговые системы, разработанные для голосовых звонков. Были модемы, способные передавать данные в этих сетях - в некоторых трубках они были даже встроенными - но так как соединение аналоговой сотовой связи было более чувствительно к помехам, чем обычное стационарное, скорость передачи была ужасно медленной. Но даже если бы она была высокой, это не имело бы никакого значения; поминутная тарификация в AMPS сетях в 1980-х годах сделала телефоны роскошью и в предметами первой необходимости брокеров с Уолл Стрит, но никак не вещью, которую нужно иметь каждому. Кроме того, технологии производства крутых смартфонов, способных принимать такое количество информации, не существовало. Ах да, и ещё не был изобретён YouTube. В общем, ещё было просто не время.
Во времена 1G никто не думал об услугах передачи данных; это были чисто аналоговые системы, разработанные для голосовых звонков.
2G
В начале девяностых появились первые цифровые сотовые сети, обладающие большим количеством очевидных преимуществ над аналоговыми сетями, на смену которым они пришли: лучшее качество звука, улучшенный уровень безопасности , а также более высокая пропускная способность, если говорить о наиболее значительных изменениях. GSM начал распространяться в Европе, а D-AMPS и ранняя версия CDMA от Qualcomm, известная как IS-95, становилась популярной в США. Никто не спорит, что, в общем, эти системы представляли второе поколение беспроводных сетей - они изначально являлись революционными и отличными от своих предшественников. Более того, прошёл хороший десяток лет с того момента, как начали использоваться сети 1G. Эти вещи были действительно представителями нового поколения.
Однако эти возникшие 2G стандарты всё ещё плохо поддерживали встроенную в них передачу данных. Всё же многие из таких сетей могли передавать текстовые сообщения, так что начало было положено. Также они поддерживали что-то под названием CSD, данные, передаваемые по коммутируемым каналам. CSD позволяло заказывать коммутируемый информационный вызов в цифровом виде, так что сетевой коммутационный пункт принимал настоящие 1 и 0, а не визг аналогового модема. Проще говоря, это означало, что вы могли передавать данные быстрее - фактически, до 14.4 кб/с, что можно сравнить со скоростью аналогового модема начала-середины 90-х.
Возникшие 2G стандарты всё ещё плохо поддерживали встроенную в них передачу данных.
Хотя по большому счёту, CSD было просто уловкой - способом перенастроить голосо-ориентированные сети на передачу данных. Вам всё ещё нужно было заказывать "телефонный разговор " для соединения, так как сервис не всегда был доступен. Весь процесс был похож на использование dial-up модема дома: либо вы были онлайн, либо нет. Такие сервисы, как одновременная отправка электронной почты и сообщения, казались чем-то фантастическим. Более того, так как CSD соединение было звонком, вы тратили минуты на соединение - и эти технологии существовали во времена, когда количество минут в месяц в планах сотовых операторов измерялось не в сотнях и тысячах, а дюжинах. Использование CSD не как случайной новинки, а чего-то большего, было непрактичным, разве что ваш оператор каждый месяц предоставлял вам счёт за услуги беспроводной сети.
Такие сервисы, как одновременная отправка электронной почты и сообщения, казались чем-то фантастическим.
2.5G: вы знаете, что у вас проблемы, когда нужно использовать дробные числа
Нынешние проблемы с определением 4G начались ещё десять лет назад, приблизительно тогда, когда органы по стандартизации трудились над завершением 3G технологии. Общий сервис пакетной радиопередачи данных, GPRS , появившись в 1997-м году, явился переломным моментом в истории сотовой связи. Он содержал в себе дополнение для GSM-сетей, делающее услуги связи доступными всегда. Больше никаких глупых диал-ап CSD - если вы правильно настроили свой телефон и аккаунт, то могли передавать данные когда и где удобно без каких-либо помех и перебоев. В сущности, ваш телефон был постоянно подключён к интернету. Его скорость была быстрее, чем у CSD: теоретически, больше 100 кб/с (хотя не могу сказать, что она поднималась больше 40 кб/с в период расцвета сервиса). GPRS также впервые позволил операторам производить тарификацию по килобитам, а не минутам. Полагаем, что это было одновременно и хорошо, и плохо.
Безусловно, появление GPRS было важным событием - особенно потому, что оно произошло как раз тогда, когда люди по-настоящему начали постоянно проверять свою электронную почту. По сути, оно было трансформационным. AT&T Wireless, Cingular и VoiceStream (который впоследствии стал T-Mobile USA) пользовались этим сервисом, как, впрочем, практически все GSM-операторы в мире. Однако он не сделал никакого вклада в своё поколение. Видите ли, к тому времени, как GPRS появился на рынке, Международный союз телекоммуникаций ООН (ITU) уже установил свой стандарт IMT-2000, официальный список спецификаций, которым должна соответствовать "настоящая" технология 3G. Что более важно, в соответствии с IMT-2000, стационарная скорость должна быть 2 Мб/с, а мобильная - 384 кб/с - критерии, которым GPRS не соответствовала даже в свои лучшие времена.
Вот и вся история о том, как GPRS застрял между двух огней: он был лучше, чем 2G, но недостаточно хорош, чтобы считаться 3G. Он был довольно успешным, и мог бы завоевать право на то, чтобы считаться 3G, если бы ITU уже не установил рамки. Но такова жизнь. И так вышло, что это был только первый из многочисленных расколов поколения, происходивших в следующем десятилетии.
3G, 3.5G, 3.75G... ах да, ещё и 2.75G
Вдобавок к вышеупомянутым скоростным ограничениям, официальная спецификация 3G от ITU также требовала от совместимых технологий лёгкого перехода с 2G-сетей. По этому критерию GSM-операторы отдавали предпочтение стандарту UMTS, а CDMA2000 стал последователем IS-95, совместимый с прежними версиями.
Как и GPRS, CDMA2000 предоставлял CDMA-сетям постоянный обмен данными в виде технологии, названной 1xRTT. Вот здесь всё немного запутывается: несмотря на то, что CDMA2000, в общем, является 3G стандартом, на практике 1xRTT лишь немного быстрее, чем GPRS - около 100 кб/с - и, таким образом, считается 2.5G стандартом, вместе с GPRS. К счастью, CDMA2000 положил начало улучшенному протоколу 1xEV-DO, предоставляющему максимальную скорость около 2,5 Мб/с. Вот где были все деньги 3G.
Первые CDMA2000 и UMTS сети были запущены в период между 2001 и 2003 годами, но это не означало, что производители и органы по стандартизации остановились на пути 2G технологий. EDGE - Enhanced Data-rates for GSM Evolution (Усовершенствованная передача данных для эволюции GSM) - воспринималась как лёгкий способ для операторов GSM сетей выжать ещё чуть-чуть сока из своих 2.5G устройств без серьёзных капиталовложений на модернизацию оборудования для UMTS и расширения диапазона. С телефоном, поддерживающим технологию EDGE, вы могли получить скорость вдвое большую, чем на GPRS - неплохо по тем временам. Многие европейские операторы не тратили время на EDGE, сразу же решив попытать успеха с UMTS, но Cingular - наверняка, пытаясь оттянуть время - воспользовались шансом, и в 2003 году стали первой сетью, использующей данную технологию.
С телефоном, поддерживающим технологию EDGE, вы могли получить скорость вдвое большую, чем на GPRS - неплохо по тем временам.
Итак, куда же отнести EDGE? Ответ зависит от того, кого вы спросите. Он не обладает такой большой скоростью, как UMTS или EV-DO, поэтому нельзя сказать, что это 3G. Но он всё же быстрее, чем GPRS, а значит, он должен быть лучше, чем 2.5G, не так ли? В самом деле, многие люди назвали бы EDGE 2.75G технологией, чем заставили бы вздыхать противников "полупоколений" по всему миру. И ITU не облегчает задачу, официально называя EDGE технологией ITU-2000 Narrowband - фактически, 2G стандартом, способным достигать скоростей 3G.
В течение десятилетия CDMA2000 сети усовершенствовали своё оборудование до EV-DO Revision A, предоставляя чуть большую скорость скачки и значительно высокую скорость загрузки - изначальная спецификация (названная EV-DO Revision 0) обладала скоростью загрузки примерно в 150 кб/с, чего не было достаточно для активного обмена картинками и видео, чем мы сейчас и занимаемся, используя свои телефоны и ноутбуки. Revision A может делать это в 10 раз быстрее. Такого масштаба апгрейд был невозможен в 3G, не правда ли? Значит, это 3.5G! То же самое и у UMTS: HSDPA значительно увеличил скорость скачки, а HSUPA - скорость загрузки.
Последующие усовершенствования UMTS породили HSPA+, Dual-Carrier HSPA+, и HSPA+ Evolution, чьи теоретические скорости были от постоянных 14 Мб/с до невообразимых 600 Мб/с. Так в чём же дело? Можем ли с уверенностью сказать, что уже создали новое поколение или же это только 3.75G, как и EDGE считается 2.75G?
Ложь, наглая ложь и 4G
Так же, как оно поступило с 3G стандартом - IMT-2000 - ITU взяло верх над 4G, причислив его к спецификации IMT-Advanced. Это вам не ерунда: по требованиям, технология 4G должна предоставлять скорость скачки в 1Гб/с при стационарном соединении и 100 Мб/с при мобильном, что соответственно в 500 и 250 раз лучше, чем в IMT-2000. Это действительно поразительные скорости, превосходящие обычное DSL либо кабельное широкополосное соединение, и поэтому FCC так настаивали на том, что беспроводные технологии играют главную роль в обеспечении сельских местностей широкополосной связью - гораздо дешевле разместить одну 4G точку, которая может покрыть несколько дюжин миль, чем застилать обрабатываемые земли оптоволокном.
К сожалению, эти технические условия настолько жёсткие, что ни один коммерческий стандарт мира пока не может им соответствовать. Исторически, WiMAX и Long-Term Evolution (LTE), общепринятые стандарты-преемники как CDMA-2000, так и GSM, считаются "4G технологиями", но в этом есть только доля правды: они оба используют новейшую высокоэффективную мультиплексную схему: множественный доступ с ортогональным частотным разделением (OFDMA, в противопоставление старым CDMA или TDMA, которые использовались в течение последних 20 лет) и у них обоих отсутствует специальная телефонная сеть - весь диапазон их частот используется для передачи данных, что означает, что голосовые звонки будут считаться VoIP (вроде Skype или Vonage). И это хорошо, если учесть, какое внимание в мобильном обществе сегодня уделяется передаче данных.
Исторически, WiMAX и Long-Term Evolution (LTE), общепринятые стандарты-преемники как CDMA-2000, так и GSM, считаются "4G технологиями", но в этом есть только доля правды.
Однако в чём недостаток WiMAX и LTE, так это в чистой скорости. Теоретически, у первого скорость достигает около 40 Мб/с, а у второго - 100 Мб/с, тогда как на практике реальные скорости в коммерческих сетях до сих пор находятся в пределах от 4 до 30 Мб/с, что намного меньше высокой (и, вероятно, самой важной) цели IMT-Advanced. Считается, что модернизированные версии этих стандартов - WiMAX2 и LTE-Advanced соответственно - должны в этом преуспеть, однако ни один ещё не закончен... а сети, использующие данные технологии, ещё не скоро появятся.
Даже в этом случае, всё ещё можно оспорить тот факт, что первоначальные стандарты WiMAX и LTE имеют достаточно отличий от классических 3G стандартов, чтобы называться новым поколением - и действительно, многие (если не все) поставщики связи, использующие их, считают их 4G. Для них это очевидное маркетинговое преимущество, и у ITU нет прав остановить их, как бы они не старались. Обе технологии (в особенности LTE) будут введены в пользование многими поставщиками связи по всему миру в течение следующих нескольких лет, а название "4G" ещё только входит в оборот. Это нельзя остановить.
Однако история ещё не заканчивается. T-Mobile USA, которая ещё не объявила о своих ближайших планах перейти с HSPA на LTE сети, в конце прошлого года решила начать называть "4G" и свою модернизацию HPSA+. По большому счёту, это вполне разумно: канал 3G технологий может, в конечном счёте, расшириться до скоростей, предоставляемых простым LTE сегодня, и рано или поздно оказаться совсем рядом с IMT-Advanced. На многих рынках сеть 21 Мб/с HSPA+ от T-Mobile быстрее, чем сеть WiMAX от Sprint. И ни один из трёх американских поставщиков связи с работающими WiMAX/LTE сетями, ни Sprint, ни Verizon, ни MetroPCS ещё не предоставляют VoIP; они всё ещё используют свои 3G радиоволны для передачи голоса, и будут продолжать это делать в течение какого-то времени. Более того, в этом году T-Mobile увеличит скорость до 42 Мб/с без использования LTE!
Вероятно, именно ход T-Mobile по-настоящему заставил в корне пересмотреть значение "4G" для покупателей телефонов. AT&T, которые в данный момент переходят на HSPA+ и в конце года представят LTE на некоторых рынках, называют обе эти сети 4G - и естественно, ни Sprint, ни Verizon не думали признавать своё поражение. Кажется, что все 4 национальных поставщика связи в США в этом вопросе стоят на своём, успешно украв у ITU лэйбл 4G - они его взяли, использовали и переделали.
Итоги
И к чему же мы пришли? Одним словом, кажется, что в этой битве победа принадлежит поставщикам связи: ITU признал своё поражение, сказав, что термин 4G "может также употребляться в отношении предшественников этих технологий, LTE и WiMAX, а также к другим развившимся 3G технологиям, обеспечивающих существенное повышение уровня производительности и возможностей по сравнению с первоначальными технологиями третьего поколения , которые сейчас используются". И мы думаем, что это в какой-то степени правильно - никто не будет спорить, что нынешние так называемые "4G" сети похожи на 3G сети 2001 года. Мы можем легко смотреть видео высокого качества, загружать огромные файлы в мгновение ока, и даже - при определённых условиях - использовать некоторые их этих сетей вместо DSL соединения. Звучит как прогресс поколения.
Будут ли в конечном счёте WiMAX2 и LTE-Advanced считаться 4G, ещё неизвестно, но нам кажется, что нет - впечатления, которые вы получите при работе в данных сетях, будут сильно отличаться от сегодняшних 4G. Да и, по правде говоря, мировые отделы маркетинга не испытывают недостатка в поколениях.
Работы над сетями 3-го поколения начались в мире в 2001 году. В Японии и Южной Корее 3G-сети появились в 2002 году, а в конце 2003 и в США.
В чем же отличие сети 3G и старого доброго GSM?
Надо сразу пояснить, что термин 3G является скорее всего маркетинговым, нежели техническим, вследствие чего он немного расплывчатый. Существуют как минимум два стандарта сетей третьего поколения. Один принят в США и некоторых странах на Юго-Востока Азии - CDMA2000, другой - принятый в Европе стандарт UMTS/WCDMA. Так как оба стандарта базируются на технологии Code Division Multiple Access, т.е. пользуются множественным доступом с кодовым разделением (сокращенно CDMA), они имеют и схожие принципы формата.
Кодирование в сетях 3G:
Помехозащищенность и высокая степень утилизации доступных каналов связи обеспечивается в CDMA тем, что в ней используют «шумоподобные» сигналы с расширенным спектром.
Технология «мультидоступа», когда каналы разделялись с помощью кодирования, была известна ужее достаточно давно. Работа «Основы теории линейной селекции», написанная Дмитрием Васильевичем Агеевым, была опубликована в СССР еще в далеком 1935 году. В послевоенное время в СССР и в США технология CDMA использовалась военными в своих системах связи, так как преимущества у нее были весьма ценными.
Ортогональные кодовые разделения сигналов, которые использует эта технология, делает возможным очень эффективно пользоваться доступной полосой частот, чем достигаются весьма высокие характеристики спектральной эффективности. Пользуясь той же полосой частот, что и GSM, сети 3G передают данные со значительно большей скоростью. Этим же обеспечивается и их более надежная передача, так как достигается помехоустойчивость кодирования с большей избыточностью.
То, что называется Универсальной мобильной телекоммуникационной системой - Universal Mobile Telecommunications System - UMTS - является, по сути, технологией сотовой связи, которая была разработана в Европейском институте стандартов.
Более полная утилизация канала связи, обеспечивающаяся технологией CDMA и его широкополосной реализацией WCDMA, позволяет выделять каждому абоненту более широкий канал. Технологией UMTS каждому телефону выделяются в сети каналы шириной по 5 MGz, благодаря чему теоретическая скорость обмена достигает величины в 21 Mbps. Максимальная скорость в 7.2 Mbps, достигаемая на практике, выглядит тоже очень хорошо, особенно в сравнении с GPRS и EDGE.
Схема структуры сети 3G (UMTS):
Разделяют сеть радиодоступа и базовую сеть, которые группируются по своим функциям.
Сети радиодоступа - RAN и UTRAN (UMTS территориального уровня) - оперируют теми функциями, которые относятся к радиосвязи, а базовая сеть Core Network или CN занимается обеспечиванием коммутации и маршрутизации вызовов и каналов, которые передают данные во внешние сети.
Для завершения системы определяют взаимодействующее с ней оборудование пользователя - User Equipment (UE) и его радиоинтерфейс - UMTS air interface или Uu.
Интересной архитектурной особенностью UMTS является то, что внутри элементов сети подробно определяются не функции, а интерфейсы между раздельными логическими элементами.
Так как в конечных точках оборудование поставляется разными изготовителями, существует требование, согласно которому интерфейс должен быть «открытым» для определения на уровне соответствующей детализации.
Такими открытыми интерфейсами в 3G являются:
- Интерфейс Cu - электрический интерфейс, связывающий интеллектуальную плату (смарт-карточка) USIM (модуль идентификации абонента в сети UMTS) и ME, и удовлетворяющий формат по стандарту для смарт-карточек.
- Интерфейс Uu - является радиоинтерфейсом WCDMA. Через него UE имеет возможность доступа к стационарной части системы. Предполагается, что изготовлять UE будут гораздо больше производителей, нежели тех, кто будет производить элементы стационарной сети.
- Интерфейс Iu соединяет UTRAN с CN. Как и аналогичные интерфейсы в GSM - A, выполняющий коммутацию каналов и Gb, коммутирующий пакеты, интерфейс Iu благодаря своей открытости позволит операторам UMTS приобретать UTRAN и CN у разных фирм-производителей, так как именно созданная конкуренции обусловила успех GSM.
- Открытым интерфейсом Iur осуществляется мягкий режим передачи телефона «из рук в руки» - от одной базовой станции к другой, в тех случаях, когда он покидает зону действия одной из баз между RNCs разных призводителей, дополняя таким образом интерфейс Iu.
- Интерфейс Iub обеспечивает соединение узлов B и RNC.
Таким образом, UMTS - это первая коммерческая система мобильной телефонной связи, в которой интерфейс контроллер-базовой станции имеет полностью открытый стандарт. Благодаря своей открытости, Iub-интерфейс, как и другие открытые интерфейсы, способствует конкуренции производителей, выпускающих сетевое оборудование. А это также вызывает появление и новых производителей, выпускающих в основном узлы В.
Два года назад РИПИ протестировал работу мобильного Интернета (результаты опубликованы в журнале “СПРОС” № 9/2009 , 12/2009). Тогда проверялись возможности доступа в Сеть по технологиям GPRS и EDGE. Сейчас им на смену пришел более скоростной 3G-Интернет.
Предлагаем Вашему вниманию результаты теста мобильного 3G Интернета от трех ведущих операторов сотовой связи. Испытания проводились в 2011 году, но многие выявленные в ходе него проблемы актуальны и по сей день.
«Третья космическая»
В настоящее время компании, предоставляющие мобильный доступ в Интернет 3G, предлагают так называемые быстрые модемы с максимальной скоростью загрузки 14,4 Мбит/с. В то время как у обычных “потолок” составляет 7,2 Мбит/с.
В тесте приняли участие пять интернет-модемов от “большой тройки” операторов сотовой связи: по два модема от “Мегафон ” и МТС (14,4 Мбит/с и 7,2 Мбит/с) и один от “Билайн ” (3,6 Мбит/с). Правда, модемы 3,6 Мбит/с уже морально устарели, но на момент закупки образцов для испытаний в продаже был представлен лишь этот модем компании “Билайн ”.
Технические характеристики оборудования
Технические характеристики оборудования, заявленные и измеренные скорости мобильного Интернета приведены в Таблице 1.
Таблица 1 "Технические характеристики оборудования, заявленные и измеренные скорости мобильного Интернета"
| Тип модема | 14,4 | 7,2 | 3,6 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Оператор | Мегафон | МТС | Мегафон | МТС | Билайн |
| Производитель модема | Huawey | ZTE | Huawey | ZTE | ZTE |
| Модель | E1820 | MF658 | E173 | MF112 | MF180 |
| Цена, руб. | 1999 | 999 | 1790 | 990 | 1685 |
| Поддерживаемые технологии | HSPA, HSDPA, HSUPA, EDGE, GPRS | HSPA+, HSPA, HSDPA, HSUPA, EDGE GPRS | HSDPA, HSUPA, EDGE, GPRS | HSDPA, HSUPA, EDGE, GPRS | HSDPA, EDGE, GPRS |
| Максимальная теоретическая скорость загрузки, Мбит/сек | 14,4 | 14,4 | 7,2 | 7,2 | 3,6 |
| Максимальная теоретическая скорость отдачи, Мбит/с | 5,76 | 5,76 | 5,76 | 5,76 | 0,38 |
| Скорость Интернета, заявленная оператором, Мбит/с | н/д | 3,6 | н/д | 2,0 | 1–2 |
| Разъем для внешней антенны | + | + | - | - | - |
| Измеренные параметры: | |||||
| средняя скорость загрузки, Мбит/с | 2,62 | 2,02 | 2,28 | 1,87 | 1,54 |
| максимальная скорость загрузки, Мбит/с | 3,6 | 3,52 | 3,6 | 3,36 | 2,22 |
| средняя скорость отдачи, Мбит/с | 0,85 | 1,07 | 0,85 | 0,95 | 0,30 |
| максимальная скорость отдачи, Мбит/с | 1,24 | 1,79 | 1,16 | 2,45 | 0,35 |
|
О самом главном
Безусловно, для любого пользователя мобильного Интернета в первую очередь важно, везде ли “ловится” Сеть, то есть какова ее зона покрытия. Однако этот показатель решено было не проверять. Во-первых, потому что это просто невозможно сделать в масштабах Москвы, а во-вторых, сейчас проблемы с покрытием 3G в пределах столицы крайне редки.
Гораздо важнее было выяснить:
- насколько реальные скорости доступа в Интернет соответствуют заявленным;
- что операторы подразумевают под термином “безлимитные тарифы”;
- какими преимуществами обладают так называемые быстрые модемы.
К сожалению, в реальности все оказалось не так красиво, как на бумаге.
С небес на землю
Справедливости ради нужно сказать, что за эти два года ситуация с мобильным доступом во Всемирную паутину изменилась в лучшую сторону. Сейчас Интернет у всех операторов вполне пригоден для использования. Заметно подросли и скорости отдачи. Однако в целом сети еще недостаточно развиты, чтобы предоставлять Интернет на скоростях, которые указываются на коробках.
Несмотря на то что у “быстрых” модемов заявленная максимальная скорость скачивания составляет 14,4 Мбит/с, по большому счету возможности сетей операторов еще не достигли уровня 7,2 Мбит/с. Поэтому, как показали результаты нашего и не только нашего тестов, реальные скорости, доступные абонентам, значительно скромнее.
За время проведения испытаний не удалось зафиксировать скорость загрузки более 3,6 Мбит/с ни у одного из участников “большой тройки” (в Москве). Однако они утверждают, что при прочих равных условиях модемы 14,4 Мбит/с будут работать быстрее, чем 7,2 Мбит/с. И действительно, по результатам теста первые показали несколько большую скорость загрузки, чем модемы 7,2 Мбит/с. Но эта цифра в среднем составила 0,3 Мбит/с (см. табл. 1).
Согласитесь, разница не столь значительная, чтобы принимать ее всерьез. Так что вопрос, имеет ли смысл приобретать более дорогой “быстрый” модем, остается открытым. Возможно, его покупка – определенное вложение в будущее. Но когда оно наступит?
|
Сказки про скорость
Анализируя материалы об услугах, которые предоставляют абонентам операторы мобильной связи, испытатели не смогли в явном виде найти самое главное – информацию о скорости работы мобильного Интернета 3G. Хотя внимательнейшим образом изучили данные, приведенные на сайтах операторов, в рекламных проспектах, на упаковках модемов.
Прежде всего бросаются в глаза цифры, написанные крупным жирным шрифтом: 7,2 Мбит/с, 14,4 Мбит/с, 28,8 Мбит/с. Но это максимальные скорости модемов, теоретические возможности технологий и т. п. А где же информация о реальной скорости доступа в Интернет? Она, конечно, есть на веб-страницах операторов, но так умело спрятана, что найти ее оказалось непросто.
Вот, к примеру, цитата с сайта МТС :
“Для абонентского оборудования классов 7 (14,4 и более) и выше данная скорость не превышает 3,6 Мбит/с. Более высокая скорость будет возможна в отдельных локальных зонах по мере развития сети. Для абонентского оборудования классов 4 и 6 (7,2 и менее) данная скорость не превышает 2,0 Мбит/с. Более высокая скорость будет возможна в отдельных локальных зонах по мере развития сети”.
А вот что пишет по этому поводу “Билайн ”:
“Указана максимальная теоретически достижимая скорость 3G при использовании технологии HSDPA. В среднем в реальных условиях скорость составляет 1–2 Мбит/сек”.
В связи с этим возникает вопрос: когда операторы выводят на первый план технические характеристики модемов, а информацию о реальных скоростях доступа прячут в “труднодоступных местах” и найти ее можно только на сайте, не вводит ли это пользователей в заблуждение? Ведь они могут принять эти цифры за реальную скорость доступа в Интернет, что часто и происходит.
Тарифные планы мобильного Интернета трех ведущих операторов
Таблица 2 "Тарифные планы мобильного Интернета трех ведущих операторов"
| Тариф | Трафик до ограничения скорости | Стоимость |
|---|---|---|
| “Мегафон” 1) | ||
| Пакет “Практичный” | 2,5 Гб/мес | 500 руб./мес |
| Пакет “Оптимальный” | 4 Гб/мес | 800 руб./мес |
| Пакет “Прогрессивный” | 8 Гб/мес | 1100 руб./мес |
| Пакет “Максимальный” | 16 Гб/мес | 1400 руб./мес |
| Опция “Продли скорость ЛАЙТ” | 1,5 Гб/мес | 150 руб. |
| Опция “Продли скорость МЕГА” | 3 Гб/мес | 300 руб. |
| Безлимитный Интернет “Ночной форсаж” | Не ограничен с 01:00 ночи до 9:00 часов утра | 100 руб. за подключение и 400 руб./мес |
| Суточный пакет “Безлимитный Интернет - 24” | Не ограничен в течение суток | 125 руб./сут |
| МТС 2) | ||
| Безлимит-Mini | 250 Мбайт/сут | 450 руб./мес |
| Безлимит-Maxi | 500 Мбайт/сут | 750 руб./мес |
| Безлимит-Super | 1000 Мбайт/сут | 1350 руб./мес 4) |
| Безлимитный Интернет на сутки | 1024 Мбайт/сут | 149 руб./сут |
| Турбокнопка 2 | не ограничен в течение 2 ч | 50 руб. за 2 ч |
| Турбокнопка 6 | не ограничен в течение 6 ч | 75 руб. за 6 ч |
| “Билайн” 3) | ||
| Безлимит | 2 Гб/мес | 495 руб./мес |
Примечания:
- Скорость ограничивается до 64 Кбит/с и восстанавливается в начале каждого следующего месяца пользования пакетом.
- Скорость ограничивается до 64 Кбит/с и восстанавливается до базовой в 3:00 следующих суток.
- Скорость ограничивается до 64 Кбит/с и восстанавливается после даты списания абонентской платы.
- При покупке комплекта – 675 руб./мес до конца 2011 г.
Опять “немного безлимитный”
В предыдущих тестах мы уже сталкивались с понятием так называемых безлимитных тарифов, когда клиенту предлагается подключить тариф якобы без ограничений по трафику. Подвох в том, что при достижении определенного объема скачанных данных скорость Интернета принудительно снижается до 64 Кбит/с, и дальнейшая работа в Сети превращается в мучение. Однако, согласитесь, безлимитный тариф не может быть “немного безлимитным”. Он либо имеет ограничения по трафику, либо нет. Во всех “промежуточных” случаях употребление слова “безлимитный” неуместно и вводит потребителей в заблуждение.
Впрочем, политика операторов сотовой связи в отношении тарифов немного различается. МТС ограничивает трафик, который можно скачать в сутки, до 250, 500, 1000 Мб (в зависимости от тарифа). После превышения порога скорость снижается до 64 Кбит/с и восстанавливается в 3 часа ночи следующих суток.
“Мегафон ” и “Билайн ” ограничивают трафик в течение месяца. И тоже исчерпанный лимит автоматически снижает скорость до 64 Кбит/с и удерживает ее в таком виде до начала следующего месяца.
Что касается тарифной политики в целом, то наиболее гибкая она у “Мегафон ” (см. таблицы тарифов). У этой компании есть тарифы с большим объемом трафика (до 16 Гб в месяц) плюс разные интересные опции. В частности, “Безлимитный Интернет на сутки”, который позволяет скачивать данные без ограничения трафика в течение 24 часов. У МТС тоже есть подобная возможность – безлимит на 2 и на 6 часов. Такие функции могут быть полезны, если вдруг понадобится скачать что-то объемное в разовом порядке. “Мегафон”также предлагает опцию “Продли скорость” – возможность добавить 1,5 или 3 Гб к имеющемуся месячному объему трафика. У “Билайна ” по состоянию на май 2011 г. заявлен только один вариант тарифа с ограничением 2,5 Гб в месяц.
Выводы теста мобильного 3G Интернета
Интернет по технологии 3G работает несравнимо быстрее, чем Интернет GPRS/EDGE.
К сожалению, операторы не указывают реальные скорости, на которых предоставляется доступ в Интернет, а пишут лишь теоретически возможные или указывают технические характеристики модемов.
Модемы 14,4 Мбит/с в два раза дороже модемов 7,2 Мбит/с и обещают скорость в два раза выше. Однако если стоимость этих устройств различается действительно существенно, то разница в скорости доступа оказалась незначительной.
“Безлимитные” тарифы на самом деле далеко не безлимитны. После превышения объема скачанной информации, обозначенного в тарифном плане, скорость доступа сильно снижается.
Трудно в это поверить, но когда-то мобильные телефоны действительно называли «телефонами», не смартфонами, не суперфонами… Они входят в ваш карман и могут делать звонки. Вот и все. Никаких социальных сетей, обмена сообщениями, загрузки фотографий. Они не могут загрузить 5-Мегапиксельную фотографию на Flickr и, конечно же, не могут превратиться в беспроводную точку доступа.
Конечно, те мрачные дни уже далеко позади, но по всему миру продолжают появляться перспективные беспроводные высокоскоростные сети передачи данных нового поколения, и многие вещи начинают казаться запутанными. Что же такое «4G»? Это выше, чем 3G, но означает ли, что лучше? Почему все четыре национальных оператора США неожиданно называют свои сети 4G? Ответы на эти вопросы требуют небольшой экскурсии в историю развития беспроводных технологий.
Для начала, «G» означает «поколение», поэтому когда вы слышите, что кого-то относят к «сети 4G», это означает, что они говорят о беспроводной сети, построенной на основе технологии четвертого поколения. Применение определения «поколения» в данном контексте приводит ко всей той путанице, в которой мы попробуем разобраться.
1G
История начинается с появления в 1980-х годах нескольких новаторских сетевых технологий: AMPS в США и сочетание TACS и NMT в Европе. Хотя несколько поколений услуг мобильной связи существовали и раньше, тройка AMPS, TACS и NMT считается первым поколением (1G), потому что именно эти технологии позволили мобильным телефонам стать массовым продуктом.Во времена 1G никто не думал об услугах передачи данных - это были чисто аналоговые системы, задуманные и разработанные исключительно для осуществления голосовых вызовов и некоторых других скромных возможностей. Модемы существовали, однако из-за того, что беспроводная связь более подвержена шумам и искажениям, чем обычная проводная, скорость передачи данных была невероятно низкой. К тому же, стоимость минуты разговора в 80-х была такой высокой, что мобильный телефон мог считаться роскошью.
Отдельно хочется упомянуть первую в мире автоматическую систему мобильной связи «Алтай», которая была запущена в Москве в 1963 году. «Алтай» должен был стать полноценным телефоном, устанавливаемым в автомобиле. По нему просто можно было говорить, как по обычному телефону (т.е. звук проходил в обе стороны одновременно, т.н. дуплексный режим). Чтобы позвонить на другой «Алтай» или на обычный телефон, достаточно было просто набрать номер - как на настольном телефонном аппарате, без всяких переключений каналов или разговоров с диспетчером. Аналогичная система в США, IMTS (Improved Mobile Telephone Service), была запущена в опытной зоне на год позже. А коммерческий ее запуск состоялся лишь в 1969 году. Между тем в СССР к 1970 году «Алтай» был установлен и успешно работал уже примерно в 30 городах. Кстати, в Воронеже и Новосибирске система действует до сих пор.
2G
В начале 90-х годов наблюдается подъем первых цифровых сотовых сетей, которые имели ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми системами. Улучшенное качество звука, бОльшая защищенность, повышенная производительность - вот основные преимущества. GSM начал свое развитие в Европе, в то время как D-AMPS и ранняя версия CDMA компании Qualcomm стартовали в США.Эти зарождающиеся 2G стандарты пока не имеют поддержки собственных, тесно интегрированных, услуг передачи данных. Многие из таких сетей поддерживают передачу коротких текстовых сообщений (SMS), а также технологию CSD, которая позволила передавать данные на станцию в цифровом виде. Это фактически означало, что вы могли передавать данные быстрее - до 14,4 кБит/с, что было сравнимо со скоростью стационарных модемов в середине 90-х.
Для того, чтобы инициировать передачу данных с помощью технологии CSD, необходимо было совершить специальный «вызов». Это было похоже на телефонный модем - вы или были подключены к сети, или нет. В условиях того, что тарифные планы в то время измерялись в десятках минут, а CSD была сродни обыкновенному звонку, практической пользы от технологии почти не было.
2.5G
Появление сервиса «General Packet Radio Service» (GPRS) в 1997 году стало переломным моментом в истории сотовой связи, потому что он предложил для существующих GSM сетей технологию непрерывной передачи данных. С использованием новой технологии, вы можете использовать передачу данных только тогда, когда это необходимо - нет больше глупой CSD, похожей на телефонный модем. К тому же, GPRS может работать с большей, чем CSD, скоростью - теоретически до 100 кБит/с, а операторы получили возможность тарифицировать трафик, а не время на линии.GPRS появился в очень подходящий момент - когда люди начали непрерывно проверять свои электронные почтовые ящики.
Это нововведение не позволило добавить единицу к поколению мобильной связи. В то время, как технология GPRS уже была на рынке, Международный Союз Электросвязи (ITU) составил новый стандарт - IMT-2000 - утверждающий спецификации «настоящего» 3G. Ключевым моментом было обеспечение скорости передачи данных 2 МБит/с для стационарных терминалов и 384 кБит/с для мобильных, что было не под силу GPRS.
Таким образом, GPRS застрял между поколениями 2G, которое он превосходил, и 3G, до которого не дотягивал. Это стало началом раскола поколений.
3G, 3.5G, 3.75G… и 2.75G тоже
В дополнение к вышеупомянутым требованиям к скорости передачи данных, спецификации 3G призывали обеспечить легкую миграцию с сетей второго поколения. Для этого, стандарт, называемый UMTS стал топовым выбором для операторов GSM, а стандарт CDMA2000 обеспечивал обратную совместимость. После прецедента с GPRS, стандарт CDMA2000 предлагает собственную технологию непрерывной передачи данных, называемую 1xRTT. Смущает то, что, хотя официально CDMA2000 является стандартом 3G, он обеспечивает скорость передачи данных лишь немногим больше, чем GPRS - около 100 кБит/с.Стандарт EDGE - Enhanced Data-rates for GSM Evolution - был задуман как легкий способ операторов сетей GSM выжать дополнительные соки из 2.5G установок, не вкладывая серьезные деньги в обновление оборудования. С помощью телефона, поддерживающего EDGE, вы могли бы получить скорость, в два раза превышающую GPRS, что вполне неплохо для того времени. Многие европейские операторы не стали возиться с EDGE и были приверженцами внедрения UMTS.
Итак, куда же отнести EDGE? Это не так быстро, как UMTS или EV-DO, так что вы можете сказать, что это не 3G. Но это явно быстрее, чем GPRS, что означает, что она должна быть лучше, чем 2.5G, не так ли? Действительно, многие люди назвали бы EDGE технологией 2.75G.
Спустя десятилетие, сети CDMA2000 получили обновление до EV-DO Revision A, которая предлагает немного более высокую входящую скорость и намного выше исходящую скорость. В оригинальной спецификации, которая называется EV-DO Revision 0, исходящая скорость ограничена на уровне 150 кБит/с, новая версия позволяет делать это в десять раз быстрее. Таким образом, мы получили 3.5G! То же самое для UMTS: технологии HSDPA и HSUPA позволили добавить скорость для входящего и исходящего траффика.
Дальнейшие усовершенствования UMTS будут использовать HSPA+, dual-carrier HSPA+, и HSPA+ Evolution, которые теоретически обеспечат пропускную способность от 14 МБит/с до ошеломительных 600 МБит/с. Итак, можно ли сказать что мы попали в новое поколение, или это можно назвать 3.75G по аналогии с EDGE и 2.75G?
4G - кругом обман
Подобно тому, как было со стандартом 3G, ITU взяла под свой контроль 4G, привязав его к спецификации, известной как IMT-Advanced. Документ призывает к скорости входящих данных в 1 ГБит/с для стационарных терминалов и 100 МБит/с для мобильных. Это в 500 и 250 раз быстрее по сравнению с IMT-2000. Это действительно огромные скорости, которые могут обогнать рядовой DSL-модем или даже прямое подключение к широкополосному каналу.Беспроводные технологии играют ключевую роль в обеспечении широкополосного доступа в сельской местности. Это более рентабельно - построить одну станцию 4G, которая обеспечит связь на расстоянии десятков километров, чем покрывать сельхозугодья одеялом из оптоволоконных линий.
К сожалению, эти спецификации являются настолько агрессивными, что ни один коммерческий стандарт в мире не соответствует им. Исторически сложилось, что технологии WiMAX и Long-Term Evolution (LTE), которые призваны добиться такого же успеха как CDMA2000 и GSM, считаются технологиями четвертого поколения, но это верно лишь отчасти: они оба используют новые, чрезвычайно эффективные схемы мультиплексирования (OFDMA, в отличие от старых CDMA или TDMA которые мы использовали на протяжении последних двадцати лет) и в них обоих отсутствует канал для передачи голоса. 100 процентов их пропускной способности используется для услуг передачи данных. Это означает, что передача голоса будет рассматриваться как VoIP. Учитывая то, как сильно современное мобильное общество ориентировано на передачу данных, можно считать это хорошим решением.
Где WiMAX и LTE терпят неудачу, так это в скорости передачи данных, у них эти значения теоретически находятся на уровне 40 МБит/с и 100 МБит/с, а на практике реальные скорости коммерческих сетей не превышают 4 МБит/с и 30 МБит/с соответственно, что само по себе очень неплохо, однако не удовлетворяет высоким целям IMT-Advanced. Обновление этих стандартов - WiMAX 2 и LTE-Advanced обещают сделать эту работу, однако она до сих пор не завершена и реальных сетей, которые их используют, по-прежнему не существует.
Тем не менее, можно утверждать, что оригинальные стандарты WiMAX и LTE достаточно отличаются от классических стандартов 3G, чтобы можно было говорить о смене поколений. И действительно, большинство операторов по всему миру, которые развернули подобные сети, называют их 4G. Очевидно, это используется в качестве маркетинга, и организация ITU не имеет полномочий противодействовать. Обе технологии (LTE в частности) скоро будут развернуты у многих операторов связи по всему миру в течение нескольких следующих лет, и использование названия «4G» будет только расти.
И это еще не конец истории. Американский оператор T-Mobile, который не объявлял о своем намерении модернизировать свою HSPA сеть до LTE в ближайшее время, решил начать брендинг модернизации до HSPA+ как 4G. В принципе, этот шаг имеет смысл: 3G технология в конечном счете может достигнуть скоростей, больших, чем просто LTE, приближаясь к требованиям IMT-Advanced. Есть много рынков, где HSPA+ сеть T-Mobile быстрее, чем WiMAX от оператора Sprint. И ни Sprint, ни Verizon, ни MetroPCS - три американских оператора с живой WiMAX/LTE сетью - не предлагают услуги VoIP. Они продолжают использовать свои 3G частоты для голоса и будут делать это еще в течении некоторого времени. Кроме того, T-Mobile собирается обновиться до скорости 42 МБит/с в этом году, даже не касаясь LTE!
Возможно, именно этот шаг T-Mobile вызвал глобальное переосмысление того, что же на самом деле означает «4G» среди покупателей мобильных телефонов. AT&T, которая находится в процессе перехода на HSPA+ и начнет предлагать LTE на некоторых рынках в конце этого года, называет обе эти сети 4G. Таким образом, все четыре национальных оператора США украли название «4G» у ITU - они его взяли, убежали с ним и изменили.
Выводы
Итак, что же это все нам дает? Похоже, операторы выиграли эту битву: ITU недавно отступил, заявив, что термин 4G «может быть применен к предшественникам этой технологии, LTE и WiMAX, а также другим эволюционировавшим 3G технологиям, обеспечивающим существенное повышение производительности и возможностей по сравнению с начальной системой третьего поколения». И в некотором смысле мы считаем, что это справедливо - никто не будет спорить, что так называемые «4G» сети сегодня напоминают сети 3G 2001 года. Мы можем передавать потоковое видео очень высокого качества, загружать большие файлы в мгновение ока и даже, в определенных условиях, использовать некоторые из этих сетей как замену DSL. Это звучит как скачок поколений!Не известно, будут ли WiMAX 2 и LTE-Advanced называться «4G» к тому времени, когда они станут доступны, но думаю, что нет - возможности этих сетей будут сильно отличаться от сетей 4G, которые существуют сегодня. И давайте быть честными: отделы маркетинга не испытывают недостатка в названиях поколений.
Жизнь современного человека нельзя представить без мобильной связи. Первыми «переносными трубками» стали радиотелефоны, к ним относится самое первое поколение сотовой связи 1G , а именно - стандарт NMT (Nordic Mobile Telephone), который появился на мировом рынке в 1981 году .
Технология LTE (Long-Term Evolution) - это основное направление эволюции сетей сотовой связи третьего поколения (3G). В январе 2008 года международное объединение Third Generation Partnership Project (3GPP), разрабатывающее перспективные стандарты мобильной связи, утвердило LTE в качестве следующего после UMTS стандарта широкополосной сети мобильной связи.
Сети 4G на основе стандарта LTE способны работать практически по всей ширине спектра частот от 700 МГц до 2,7 ГГц.
LTE обеспечивает теоретическую пиковую скорость передачи данных до 326,4 Мбит/с от базовой станции к пользователю и до 172,8 Мбит/с в обратном направлении.
Технология Long Term Evolution, как ожидается, приведет к появлению качественно новых мобильных сервисов : пользователи смогут в режиме реального времени получать видео высокого качества, работать с интерактивными службами и пр.
В апреле 2009 года сеть LTE показала Motorola на выставке CTIA Wireless. В мае шведский оператор Telia продемонстрировал первый в мире участок сети сотовой связи, построенный по технологии LTE . Над созданием таких сетей работают Verizon, Bell и Telus.
Этот стандарт был разработан корпорацией Intel, крупнейшим мировым производителем микрочипов. Соответственно, WiMAX-чипами будут в первую очередь комплектовать ноутбуки. Скорей всего, со временем WiMAX вытеснит Wi-Fi, так как Wi-Fi действует в радиусе нескольких метров от точки доступа, у мобильного WiMAX покрытие существенно больше. И кроме того, он позволяет абоненту, если тот перемещается со скоростью до 120 км/ч, переключаться между станциями .
Летом 2009 года в России в коммерческую эксплуатацию была запущена первая в России сеть беспроводного быстрого интернета по технологии Mobile WiMAX (4G). Поставщиком услуг на базе этой сети стала компания «Скартел», известная под брендом Yota. Сеть обеспечивает высокую скорость доступа в интернет - до 10 Мбит/с, в любое время, в любом месте зоны покрытия и поддерживает соединение даже в движении, на скорости до 120 км/ч. Доступ к Yota уже получили жители Москвы, Санкт-Петербурга, Уфы, Краснодара и Сочи.
Материал подготовлен на основе информации открытых источников