мобильная связь и сотовая связь в чем разница
Сотовый и мобильный
Тема этого ликбеза: телефоны, ставшие неотъемлемым атрибутом современного человека, – сотовые. Или мобильные. Вопрос, как их правильнее называть: «мобилами» или «сотиками», до сих пор не даёт покоя некоторым пытливым умам. А может, это и вовсе одно и то же? Разбираемся.
Слово «мобильный» говорит само за себя: это телефон, который можно перемещать в пространстве. Тут следует отметить ради справедливости, что, несмотря на то, что с обычным домашним стационарным телефоном тоже можно беспрепятственно перемещаться в пространстве, последнее всё-таки ограничено длиной телефонного шнура, и потому мобильность такого телефона в значительной степени условна и относительна (по сравнению с прикрученными намертво уличными таксофонами, например, она высока). Мобильным телефоном называют беспроводное голосовое средство связи, радиотелефон. В толковом словаре «мобильный» определяют как «способный быстро передвигаться, перемещаться, ориентироваться в обстановке; готовый быстро выполнять задания».
В отличие от «мобильного», понятие «сотовый», применительно к телефону, менее адекватно. Сотовый – соотносящийся по значению с существительным «соты», связанный с ним. Сотовый телефон называют так, только потому что он работает в сотовой сети – сети мобильной связи, где базовые станции располагаются таким образом, что зоны их действия частично перекрываются и на топографической карте местности образуют воображаемые соты, подобные пчелиным. В английском варианте такая связь называется «ячеистой» или «клеточной» (cellular), что гораздо ближе к истине, поскольку реальная геометрия зон покрытия базовыми станциями далека от совершенства – шестиугольных ячеек-сотов.
Сотовая связь – самая распространенная из всех видов мобильной связи, поэтому мобильные телефоны, работающие по её принципу, называют сотовыми. Однако стоит помнить, что к мобильным телефонам, кроме сотовых, также относятся радио-, спутниковые телефоны и некоторые аппараты магистральной связи.
Сотовые сети 2G, 3G, 4G, 5G — как работают и в чем разница
Содержание
Содержание
Сотовая связь является основой современных коммуникаций. Технически это одна из разновидностей радиосвязи, в которой абоненты связываются друг с другом с помощью сети базовых станций, принимающих и ретранслирующих сигнал от приемопередатчиков пользователей. Для того, чтобы связь была доступна везде, в любом месте и любое время, независимо от того, где находитесь вы и ваш собеседник, таких базовых станций должно быть очень много, чтобы покрыть максимум площади и обеспечить одновременную связь сразу множеству абонентов.
Именно из-за карты покрытия сети этот вид связи и назвали «сотовой». Все дело в том, что зоны покрытия от каждой станции немного накладываются на соседние, чтобы обеспечить непрерывность нахождения пользователя в сети. Поэтому, когда вы смотрите на схему размещения и покрытия сверху, то круги, показывающие зону действия каждой базовой станции, пересекаясь друг с другом, образуют контур, напоминающий пчелиные соты.
Сотовая связь стала привычным явлением, поэтому сейчас сложно представить, что относительно недавно ее не было: например, в России мобильная связь начала массово распространяться только в начале XXI века. В силу того, что в России массовая сотовая связь появилась несколько позже, чем в остальном мире, у нас быстро появились сети 2G, а сети первого поколения разворачивались не везде и проработали недолго. Поэтому коротко расскажем об особенностях сотовых сетей, начиная со второго поколения 2G и заканчивая 5G, внедрения которого все ждут.
Сотовые сети 2G, 3G, 4G, 5G: в чем основное отличие
Если говорить коротко, то основным отличием сотовых сетей разных поколений является скорость передачи данных, становившаяся все быстрее по мере развития технологий и быстродействия оборудования. Немного остановимся на особенностях каждого из стандартов.
Сотовые сети 2G
Первоначально стандарт 2G использовался только для мобильной телефонии. В России и Европе сети 2G построили на основе стандарта GSM 900, который затем развился в GSM 1800. Первый стандарт использует для работы частоту 900 МГц, второй — 1800 МГц. Преимущество GSM 1800 заключается в увеличенной емкости сети, хотя соты и покрывают меньшую площадь по сравнению с GSM 900. В сетях 2G на момент запуска можно было передавать короткие текстовые сообщения SMS и данные со скоростью медленного телефонного модема — до 14,4 кБит/с.
Ситуация изменилась в 1997 году, когда разработали и внедрили сервис «General Packet Radio Service» (GPRS) – надстройку над телефонным каналом мобильной связи, предназначенную для передачи данных. Максимальная скорость передачи данных через GPRS теоретически составляла до 171,2 кБит/с, практически — значительно ниже. На сегодня это уже откровенно мало, но на момент запуска было очень хорошо, потому что это было время, когда пользователи начали в массовом порядке осваивать электронную почту.
Сети с использованием GPRS получили индекс 2,5G, потому что до уже утвержденных к тому моменту норм стандарта 3G они не дотягивали. В дальнейшем появилось еще и 2,75G – технология EDGE, отличающаяся от GPRS способом кодирования и увеличенной скоростью передачи данных. Внедрение EDGE позволило повысить скорость передачи данных до 474 кбит/с в теории и до 220 кбит/с на практике. В некоторых случаях EDGE даже относят к технологии 3G, если способ ее реализации позволяет обеспечивать требования к этому стандарту (скорость передачи данных — до 384 кбит/с).
Сотовые сети 3G
Первые коммерческие сети этого стандарта были запущены в 2001-2003 году. Сначала появилась сеть в Японии, потом в Норвегии. В США первую сеть 3G запустили в 2002 году, а в России сети третьего поколения начали работу в тестовом режиме в 2002 году. Массовый запуск в регионах начался с 2008 года.
Основой 3G сети в России является стандарт UMTS (или W-CDMA). Первоначально скорость передачи данных в них достигала 384 кбит/с. В дальнейшем скорости быстро выросли с появлением 3,5G, то есть с внедрением стандартов HSPA и HSPA+, способных, в идеале, развивать скорости до 14,4 Мбит/с и 42 Мбит/с соответственно.
Важная особенность 3G — по мере движения и удаления пользователя от одной базовой станции, его «подхватывает» другая, забирая на себя часть потока данных. При этом «старая» базовая станция постепенно уменьшает поток данных, пока абонент совсем не покинет зону ее действия. Благодаря такой работе и при наличии хорошего покрытия сети вероятность того, что случится обрыв связи, становится меньше, чем в GSM, где используется жесткое переключение пользователя между базовыми станциями.
Сотовые сети 4G
Следующим шагом по повышению скорости передачи данных стало внедрение сотовых сетей четвертого поколения. На сегодня это самые актуальные сети для мобильной связи и высокоскоростного мобильного доступа в Интернет. В России сети 4G работают на частотах 1800 МГц, 2600 МГц и реже на частоте 800 МГц.
Теоретически стандарты связи в сетях четвертого поколения могут выдать скорость загрузки до 1 Гбит/с для стационарного абонента. На практике все очень сильно зависит от качества сигнала и загрузки базовых станций, поэтому реальные скорости намного меньше. В лучшем случае вы получите соединение со скоростью 100 Мбит/с и то, это если говорить о Москве. Например, «Билайн» заявляет максимальную скорость в своих сетях 4G до 73 Мбит/с, в сетях 4G+ – до 110 Мбит/с. Реальная скорость получается ниже.
Особенность 4G заключается в том, что сначала были запущены сети LTE для передачи данных. LTE — это стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных с увеличенной пропускной способностью, разработанный на основе предыдущих стандартов EDGE и HSPA. У LTE есть важная особенность: сети этого стандарта умеют передавать только данные, но не голос, так как LTE поддерживает только коммутацию пакетов данных, а голосовые вызовы в GSM и UMTS осуществляются на основе коммутации каналов.
Поэтому первоначально сети на основе LTE использовались только для передачи данных, а голосовая связь осуществлялась за счет переключения смартфонов в сети 3G или даже 2G. В дальнейшем реализовали технологию VoLTE — передачу голоса в сетях LTE. После этого стало возможно внедрение полноценных 4G-сетей. На момент написания статьи это наиболее актуальный и быстродействующий стандарт, а сотовые операторы постепенно расширяют зону покрытия сетями 4G.
Сотовые сети 5G
Следующий шаг в развитии беспроводных сетей — 5G. Разработчики обещают, что скорости передачи данных в новой сети будут в 10 раз выше, чем в сетях 4G. 5G — это стабильный широкополосный доступ в сеть, позволяющий широко использовать «Интернет вещей» не только в бытовой сфере, но и в промышленности. Кроме того, 5G за счет стабильной и надежной связи позволит реализовать удаленное управление и полный контроль за происходящим в таких критически важных отраслях, как, например, медицина. Подробнее о сетях 5G рассказывается в статье Клуба 5G. Реальность и перспективы.
Выбор сети на смартфоне. Как разные сети отображаются на экране
Нужно ли обычному пользователю знать, в какой сети он в данный момент находится, есть ли от этого польза и требуется ли что-то настраивать вручную?
Понимание того, в какой сети вы в данный момент находитесь, позволит оценить скорость загрузки данных и понять, что сделать реально, а что не стоит даже пробовать. Например, находясь в сети GPRS бессмысленно пытаться посмотреть ролики в YouTube или TikTok. Для этого нужна как минимум сеть 3G, причем в своей быстрой версии —HSPA или HSPA+.
Тип сети на экране смартфона отображается рядом со значком уровня сигнала и передачи данных. Так при включении сети 2G вы можете увидеть значок «2G» или «E», которые сообщают вам о том, что смартфон подключился к сети GPRS или EDGE, соответственно.
При подключении к сети 3G в наше время, скорее всего, вы увидите значок «Н» или «Н+», сообщающий о том, что устройство подключено к сети HSPA или HSPA+. Возможно, где-то вам удастся и поймать сигнал только со значком «3G» — это также сети третьего поколения.
Сети 4G обозначаются значком «4G» или «LTE». Например, вот таким.
Теперь разберемся с тем, как самостоятельно выбирать сети и принудительно назначать, в каком стандарте работать. Автоматическое подключение к новейшему стандарту не всегда хорошо. Если вы находитесь на границе действия сети 4G, но при этом рядом имеется хороший сигнал 3G, лучше переключиться на него, так как скорость будет быстрее.
Делается это так. В настройках надо зайти в раздел «Мобильная сеть». Далее — «Мобильная передача данных», где надо выбрать пункт меню «Предпочтительный режим сети».
У вас могут быть доступны, в зависимости от смартфона, следующие опции: «Авто 4G/3G/2G», «Авто 3G/2G», «Только 4G», «Только 3G», «Только 2G».
«Авто» обозначает, что смартфон сам выбирает сеть из имеющихся в наличии. Если вы указали одну из сетей, например, «Только 3G», то устройство станет соединяться только с сетями этого стандарта. Выбрать в глухой деревне «Только 2G» полезно — и соединение будет стабильнее и заряд аккумулятора сэкономите.
Разница между сотовым и мобильным телефоном
На заре мобильной эры в России телефоны еще делились на мобильные и сотовые. Впрочем, пятнадцать лет назад эти два определения можно было отнести к диалектам: известно, что в Санкт-Петербурге чаще употреблялось именование “мобильный”, тогда как Московская область предпочитала телефоны “сотовые”. Сегодня и в официальных документах, каталогах компаний, рекламных предложениях можно встретить оба термина, и различий между ними люди не делают, потому что серьезной альтернативы этим устройствам, заставившей бы более требовательно подходить к терминологии, нет. Однако по факту можно говорить о том, что сотовые телефоны относятся к мобильным, как частное к общему. Правда, не каждый сотовый телефон — мобильный, но и не каждый мобильный — сотовый.
Определение
Мобильный телефон — портативное устройство для передачи преимущественно голосовых сообщений посредством радиосвязи.
Сотовый телефон — телефон, работающий на определенных радиочастотах в сетях сотовой связи.
Сравнение
Если рассматривать понятие “мобильный телефон” нетрадиционно широко, то мы должны отнести к этой группе любое средство связи, которое работает при перемещении на значительные расстояния. Мобильными считаются и радиотелефоны, и спутниковые, и аппараты для VoIP-телефонии — любые, перемещение которых не ограничено в пространстве. К этой группе можно отнести и полевые телефоны — первые из мобильных, хотя, в отличие от современных, и проводные. Сотовые телефоны — подгруппа намного уже: радиосвязь в этом случае осуществляется посредством подключения к сотовой сети. Услугу оказывает оператор или провайдер.
Полевой телефон ТА-57 (разновидность мобильного)
Одно из основных отличий сотового телефона от любых других мобильных телефонов — возможность работы независимо от местонахождения. Сотовые подключаются не к единственной базовой станции, как радиотелефоны, и не настроены на прием сигнала от спутникового оборудования, а свободно переключаются на ту базовую станцию, в зоне которой оказываются. Спутниковые же телефоны способны обеспечить связь там, где базовые сотовые станции отсутствуют.
К мобильным телефонам с некоторой натяжкой можно отнести любое мобильное устройство, выполняющее задачу передачи звука на значительное расстояние посредством электрических сигналов. В отличие от, например, рации, сотовые телефоны подразумевают использование стороннего коммутационного оборудования, предоставленного оператором.
На сегодняшний день из-за популярности сотовой связи границы между определениями “мобильный” и “сотовый телефон” практически стерты, и обычный пользователь забывает, что мобильность связи может обеспечить не только привычный мобильник.
Подвижная и мобильная, но не обязательно сотовая
Александр ПУРНИК
Россия, как известно, «родина слонов». Как следствие, существуют не всегда достоверные истории о том, что в СССР был изобретён и внедрён первый мобильник задолго до появления сотовой связи. Если попробовать разобраться, то проблема, как это часто бывает, кроется в определениях.
Сегодня по умолчанию мобильная связь — это связь сотовая. Иногда вспоминают спутниковую связь (в которой соты представлены в виде спутниковых ретрансляторов). В этом плане любые попытки установления связи с движущихся объектов часто пытаются выдать за предшественников сотовой связи только потому, что она и подвижная, и мобильная…
Попробуем разобраться. Все досотовые мобильные телефоны работали по схеме «один мобильный телефонный аппарат и соответствующая ему одна стационарная антенна». И вот здесь надо решать, принципиально ли то, что в сотовой связи есть сеть антенн, ЛЮБАЯ из которых готова обслужить конкретный телефон. Если нет, то мы уходим в глубь времён. Давайте попробуем вспомнить. Ведь вытесненными и забытыми остались множество интересных и совсем нетривиальных идей.
В отличие от стационарной проводной связи (телеграфа и телефона) связь беспроводная с самого начала предполагалась мобильной. Александр Попов в Российской империи создал радиотелеграф, прежде всего, для связи кораблей между собой и с пунктом управления, т.е. связь изначально предполагалась мобильной.
Судовая радиоприёмная станция А.С. Попова образца 1901 года была рассчитана для приёма на ленту и на слух. Такими приёмными станциями были оборудованы многие корабли Черноморского флота. Во время общефлотских манёвров 7 сентября 1899 года удалось поддерживать радиосвязь с кораблями «Георгий Победоносец», «Три Святителя» и «Капитан Сакен», которые дрейфовали в 14 км от берега. В память об этом получила своё имя Радиогорка в Севастополе.
Сложно, конечно, говорить о малогабаритности первых корабельных радиостанций, но обеспечивали они именно мобильную связь.
Патент на привилегию № 6066 Попову А.С. (заявка от 1899 г. и дата выдачи патента 1901 г.)
В 1905 году появились первые любительские радиостанции. Шведско-финский изобретатель Эрик Тигерстед, проживавший в начале века в России, в 1905 году построил дома искровый передатчик, выходил в эфир, мешая радиостанциям военно-морского флота, и даже был арестован по подозрению в шпионаже. Обвинение с него сняли благодаря заступничеству А.С. Попова.
Так называемые агентурные радиостанции уже во время Второй мировой войны были достаточно компактными, имели автономный источник питания и позволяли устанавливать связь как на остановке, так и с движущегося транспорта. Вес и габариты таких радиостанций во всех воюющих странах были примерно одинаковы. Дальность связи обеспечивалась работой в режиме «азбуки Морзе». При сходных массогабаритных характеристиках работа «голосом» была возможна на гораздо меньшем расстоянии. Советские агентурные радиостанции были универсальными, а у американцев популярностью пользовались голосовые приемопередатчики, известные как Walkie-Talkie (уоки-токи «ходилка-говорилка»). Самый прославленный такой аппарат — армейский Motorola SCR-300.
На мобильный телефон больше всего похож знаменитый армейский Motorola SCR-300
Разумеется, назвать их предшественниками сотового телефона будет преувеличением. Но сами по себе эти устройства, конечно, весьма интересны. В частности, до сих пор такие устройства (они стали намного компактнее и легче) используются туристами (для связи там, где сотовой связи нет), военными и охранниками.
В 1957 году в СССР инженер Леонид Иванович Куприянович решил нетривиальную задачу звонка с подвижного объекта на любой телефон в проводной сети и на аналогичный подвижный объект. Результаты изобретения были описаны в журналах «Наука и жизнь» и «За рулём».
Телефон Куприяновича ЛК-1 (фото из декабрьского номера за 1957 г. журнала «За рулём»)
Идея (в простейшем варианте) предполагала, что у домашнего телефона появлялась приставка-переходник, которая преобразовывала радиосигнал от подвижного телефона в сигнал телефонной сети и сигнал телефонной сети в радиосигнал для подвижного телефона. В более сложном случае на господствующей высоте появлялась АТС на ограниченное количество номеров. Антенна была общая, а на каждом номере АТС стоял свой приёмник-переходник. При удаче речь могла идти о связи на удалении в несколько десятков километров. Со «стартовых» 3,5 кг вес радиотелефона за несколько лет снизился почти на два килограмма (предел для радиоламп).
Надо сказать, что современные бытовые радиотелефоны — далёкие потомки аппарата Куприяновича. Базовая станция является гибридом собственно проводного телефона и переходника, а радиотрубка является удалённым телефоном.
Не знаю почему, но эта достаточно компактная конструкция не пошла в серию ни в СССР, ни в Болгарии (где создавались её клоны с АТС на десяток номеров). Автор вдруг сменил направление своих работ и стал заниматься медицинской электроникой, а проекты заглохли. Возможно, это связано с тем, что в 1958 году по государственному заданию (работы Куприяновича были инициативными и в плане не значились) начали создавать на аналогичном принципе систему подвижной радиотелефонии «Алтай».
Радиотелефон «Алтай»
Работа над дуплексной системой автоматической мобильной связи началась в 1958 году в Воронежском НИИ связи (ВНИИС). Были созданы абонентские станции и базовые станции для связи с ними. Антенные системы были разработаны в московском Государственном специализированном проектном институте (ГСПИ). Также принимали участие предприятия Ленинграда, Белоруссии и Молдавии.
В Москве система начала работать с 1963 года и активно внедрялась по всей стране – прежде всего в правоохранительных органах, пожарных частях и скорой помощи. В местах с плохим уровнем телефонизации (например, в сельской местности) «Алтай» использовался для связи не только с подвижными объектами (пожарная, скорая), но и с удалёнными стационарными объектами (полевой стан).
Ещё раз отмечу, что речь шла не о системе с сотовой сетью приёмо-передающих антенн, а о системе с одной централизованной антенной, которая была расположена на возвышении. Тем не менее решение было достаточно интересным и проработало полвека.
В 1971 году фирма Bell впервые озвучила концепт антенн-сот для мобильной связи, а в 1974 году в США были выделены радиочастоты для такой связи.
Первой коммерчески успешной сотовой сетью стала финская Autoradiopuhelin (ARP) — «Автомобильный радиотелефон». Запущенная в 1971 году, она достигла стопроцентного покрытия территории Финляндии в 1978 году, а в 1986 году в ней было более 30 тыс. абонентов. Работала сеть на частоте 150 МГц. Понятно, что такая сеть использовала телефонные аппараты, которые можно было только возить.
Считается, что первый действительно мобильный аппарат появился в 1973 году — Motorola DynaTac. Первый звонок по этому телефону был сделан 3 апреля 1973 года, когда его изобретатель, сотрудник Motorola Мартин Купер, позвонил конкуренту из AT&T, Джоэлю Энгелю. DynaTAC весил чуть более килограмма и имел довольно внушительные габариты: 22,5×12,5×3,75 см. На его передней панели располагалось 12 клавиш — 10 цифровых и две для отправки вызова и прекращения разговора. У DynaTAC-а отсутствовали дисплей и любые дополнительные функции. В режиме ожидания он мог работать до восьми часов, а в режиме разговора — около часа; заряжать его приходилось чуть более 10 часов. До 1983 года было создано пять прототипов DynaTAC.
Доктор Мартин Купер демонстрирует действительно первый в мире (ещё не сертифицированный) сотовый телефон DynaTac
Привычная нам мобильная сотовая связь появилась в 1983 году, когда была выпущена первая официально сертифицированная радиотрубка Motorola DynaTAC 8000X. Аппарат соединял пользователя с телефонной сетью без помощи оператора мобильной связи… И его действительно можно было переносить одному человеку — весила трубка около 0,8 кг!
Прошло чуть более 30 лет, прежде чем мобильный телефон из предмета роскоши ценой в тысячи долларов и «конскими» тарифами от доллара за минуту стал привычным и вполне себе бюджетным предметом «первой необходимости»: зарегистрированных экземпляров телефонов в развитых странах больше, чем населения. Сегодня телефонные модули встраиваются в промышленные и бытовые устройства, создавая так называемый интернет вещей. И уже вполне реальна ситуация, когда кофеварка (обнаружив, что запас кофе упал ниже минимума) сама позвонит поставщику и закажет новую партию кофе. Но это уже совсем другая история…