История мобильного интернета: 1991 – наши дни

в 10:46, , рубрики: 2G, 3g, 4G, 5G, edge, GPRS, gsm, LTE, Блог компании Yota, мобильный интернет, Разработка систем связи, ретроспектива, Стандарты связи

image
Источник

Хотя плавный процесс эволюции мобильного интернета растянулся на десятилетия (и продолжается по сей день), мобильный доступ к данным стал стремительно менять нашу жизнь уже в начале и середине 2000-х годов, когда распространялись сети третьего поколения.
Пока телефоны становились всё меньше и производительнее, интернет адаптировался к мобильным платформам, росла скорость передачи данных (сети 4G улучшили пропускную способность примерно в десять раз по сравнению с 3G), мобильная связь становилась вездесущей.

Сегодня мы расскажем историю легендарного технологического рывка в телекоме: переход технологии от лабораторных стендов к массовому распространению по всему миру.

2G: начало сетей мобильного интернета

image

Источник

Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций, созданный в 1988 году, спроектировал GSM (Groupe Special Mobile) как решение, которое откроет новые возможности голосовой телефонии. По сути, речь шла о системе для телефонных звонков – никто не задумывался о том, что GSM может понадобиться для массового использования интернета.

Тот факт, что передача данных по новым устройствам стала цифровой, а не аналоговой, позволил развить многие из основных функций смартфона, которые и сейчас используются в качестве основы мобильного интернета. Такие возможности, как обмен текстовыми сообщениями, загрузка контента и чрезвычайно простой доступ к сети, дали потребителям возможность отправлять электронные письма, просматривать сайты и загружать простой медиаконтент (мелодии звонков и музыкальные файлы).

Уже 3 декабря 1992 года 22-летний сотрудник Sema Group Нил Папуорт протестировал новую технологию для оператора сотовой связи Vodafone, отправив короткое текстовое сообщение – SMS. Оно содержало всего два слова: «Счастливого Рождества». В тот момент сеть еще не позволяла отправлять SMS с телефона на телефон, поэтому первое сообщение передали с компьютера. Первоначально технология SMS была доступна только в сетях GSM, но в конечном итоге распространилась на все цифровые сети.

В 1997 году три лидера мобильного рынка того времени — Ericsson, Motorola и Nokia — объединились, чтобы «подружить» интернет и мобильную связь с помощью WAP (Wireless Application Protocol). Протокол WAP описывал способ, с помощью которого мобильное устройство могло получить доступ к ресурсам интернета без использования других устройств (например, модема).

В течение нескольких месяцев участниками проекта стало большинство крупных производителей инфраструктуры сотовой связи. Уже в мае 1998 года была опубликована первая редакция WAP — v.1.0. В этом протоколе скорости передачи данных варьировались в диапазоне 9,6-56 Кбит/сек.

В октябре 1999, вместе с дебютом Nokia 7110, голландский оператор сотовой связи Telfort BV запустил первый WAP-сайт (пример), который был адаптирован для просмотра на мобильных телефонах. С точки зрения скорости работы, простоты использования и внешнего вида WAP-сайт значительно отставал от ожиданий пользователей.

Кроме того, первые WAP-телефоны не были адаптированы к интернету. Вспомните, как приходилось пользоваться сетью до повсеместного распространения сенсорных экранов. Подключение к WAP-сервисам не входило в ежемесячные тарифные планы и оплачивалось отдельно. К тому же, скорость соединения была весьма низкой.

Протокол WAP дожил до 2013 года, после чего его использование прекратилось. Большинство интернет-браузеров стали поддерживать HTML, CSS и JavaScript. Не нужно было больше использовать WAP-разметку для обеспечения обратной совместимости веб-страниц. HTML стали поддерживать все Android-устройства, все устройства Blackberry, все версии iPhone, все устройства под управлением Windows Phone и многие телефоны Nokia. Смартфоны окончательно превратились в мини-ПК с постоянным подключением к интернету.

Впрочем, WAP утратил всякие перспективы ещё к началу 2000-х годов. В то время началось бурное развитие GPRS и EDGE. В 2000 году появились как первые коммерческие сервисы, так и первые телефоны с поддержкой General Packet Radio Service (GPRS). В 2001 году GPRS, стандартизированный Европейским институтом телекоммуникационных стандартов, был запущен во всем мире в качестве услуги, предоставляемой в рамках GSM для обеспечения доступа к мобильному Интернету. В системах 2G GPRS обеспечивает скорость передачи данных в диапазоне 56-114 Кбит/сек.

2.5G: EDGE

Позднее на базе GPRS появилась «надстройка» Enhanced Data Rate for GSM Evolution (EDGE) для более скоростной передачи данных, так что протокол доступа не изменился. Данные собираются в пакеты и передаются через виртуальный канал, который предоставляется абоненту на время GPRS-сеанса. Концепции, обеспечивающие передачу пакетных данных в сотовых радиосетях, сохранялись и развивались дальше от GPRS / EDGE к 3G и 4G.

EDGE в сети GSM был впервые представлен в 2003 году в Северной Америке. Благодаря внедрению сложных методов кодирования и передачи данных, EDGE обеспечивает более высокие скорости передачи битов на каждый радиоканал. EDGE может иметь полосу пропускания данных до 236 Кбит/сек (с полной задержкой менее 150 мс) с теоретическим максимумом в 473,6 Кбит/сек.

image
Время загрузки реальных файлов в зависимости от технологии.

В конце 2000-х годов были предприняты попытки улучшить пропускную способность 2.5G с помощью стандарта Evolved EDGE, также известного как EDGE Evolution. В этом стандарте уменьшены задержки, а скорость увеличена до 1 Мбит/сек.

Многие операторы связи стремились модернизировать существующую инфраструктуру, а не инвестировать в новую. Благодаря обновлению программного обеспечения и новым устройствам, совместимым с Evolved EDGE, многие поставщики услуг хотели избежать инвестиций в 3G. Однако этот стандарт так и не был введен в коммерческое использование.

3G: первый высокоскоростной доступ

По мере того, как 2G распространялась, а люди всех возрастов начали использовать телефоны в повседневной жизни, стал очевиден рост спроса на данные. Пользователи всё активнее требовали увеличения скорости передачи данных. Поскольку 2G не смог справиться с этой задачей, была создана новая технология.

3G представили в Японии в мае 2001 года. Основной технологической разницей между 3G и 2G было использование пакетной коммутации (3G), а не коммутации каналов (2G). При этом скорость 3G выросла в среднем до 2 Мбит/сек. (с 200 Кбит/сек. в начале внедрения технологии). Произошла революция, которую можно сравнить лишь с переходом от 56k-модемов к широкополосному доступу.

Благодаря надежному, быстрому подключению стали стремительно развиваться услуги потокового видео на телефоне, включая видеозвонки. Большинство сайтов обзавелись версиями для мобильных устройств. В целом, с середины 2000-х годов 3G значительно изменило веб-индустрию, особенно с точки зрения приложений и веб-интерактивности.

image

HSDPA по сравнению с WCDMA, EDGE, GPRS, GSM.

С приходом и распространением 3G, началась современная эпоха беспроводных мобильных смартфонов как карманных компьютеров, особенно после 2005 года, когда в 3G была внедрена технология пакетной передачи данных High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA). В HSDPA (также её называют 3.5G, 3G +, Turbo 3G) максимальная теоретическая скорость передачи данных по стандарту составила 14,4 Мбит/сек. (от базовой станции ко всем локальным абонентам) и до 5,76 Мбит/сек. от абонента.

Однако к 2009 году стало ясно, что в какой-то момент сети 3G будут перегружены трафиком от приложений, которым необходим доступ в сеть. В скором времени индустрия сосредоточилась на внедрении технологий 4G, намереваясь увеличить скорость в несколько раз по сравнению с существующими сетями 3G.

4G

image
Источник

Первые технологии 4G были представлены в США (WiMAX основана на стандарте IEEE 802.16, пропускная способность одной базовой станции при шести секторах и ширине полосы пропускания 20 МГц составляет 180 Мбит/сек.) и Скандинавии (у LTE пропускная способность достигает 326,4 Мбит/сек. в сторону абонента и 172,8 Мбит/сек. в сторону базовой станции).

В короткой борьбе технология WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) уступила LTE (Long-Term Evolution). Оба стандарта условно относятся к четвертому поколению связи (4G), впервые запущенному в России оператором Yota, при этом основным преимуществом LTE является преемственность по отношению к 3G (UMTS/HSPA, HSPA+). WiMAX же является отдельной ветвью эволюции, которую сдерживали ограниченный ряд абонентских устройств, фактическое отсутствие роуминга и отказ крупнейших вендоров и мобильных операторов от инвестиций.

Технология 4G практически сравняла скорость мобильного интернета и домашнее широкополосное подключение. Существующий общий стандарт определяет 4G как сеть, в которой 100 Мб/сек. предоставляется для абонентов, находящихся в движении, и до 1 Гбит/сек. в идеальных условиях (абонентское устройство не движется). При этом задержка колеблется в пределах от 20 до 50 мс.

5G

image
Источник

Стандарт пока не внедрен, но активно тестируется на скоростях 1-20 Гбит/сек. Переход на него ожидается в ближайшие несколько лет. 5G обеспечит не только высокую скорость передачи данных, но и даст толчок развитию таких технологических направлений, как беспилотный транспорт и умные города в рамках развития интернета вещей (поддержка одновременного подключения до 100 млн устройств на квадратный километр с задержкой не более 1 миллисекунды).

В России первая сеть 5G уже работает на территории инновационного центра «Сколково». Кроме того, ожидается, что 5G будет работать на некоторых стадионах, которые примут Чемпионат мира по футболу летом этого года.

Автор: Yota4All

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля