Часть 9. Мобильный Интернет
Развитие беспроводного Интернета стало возможным в первую очередь благодаря широкому распространению мобильных сотовых телефонов и персональных цифровых помощников PDA, которые составляют сегодня базу для мобильного Интернета.
уществуют две схемы для выхода в Интернет с сотового телефона. В первом случае вы получаете Интернет-доступ с мобильного телефона, используя его мини-дисплей и встроенный мини-браузер, а во втором вы задействуете мобильный телефон в виде модема, подключаете к нему ноутбук и пользуетесь обычным браузером для просмотра Web-страниц (рис. 1).
Первое решение, опирающееся на терминальные возможности сотового телефона, связано с существенными ограничениями. Мобильный телефон имеет малую мощность, небольшой объем памяти, ограниченные возможности мини-браузера. Для того чтобы задействовать данные ресурсы сотового телефона, был разработан специальный беспроводной протокол Wireless Application Protocol (WAP). Владелец WAP-телефона подключается к базовой станции, происходит авторизация пользователя и через сетевой шлюз устанавливается соединение с Интернетом (рис. 1).
До последнего времени, пользуясь сотовым телефоном с поддержкой WAP-протокола в GSM-сетях, можно было получить доступ в Интернет на очень низкой скорости — не более 9,6 Кбит/c. На такой скорости можно просматривать лишь очень упрощенные текстовые варианты Web-страниц. На базе таких страниц могут быть построены упрощенные, но тем не менее весьма востребованные сервисы: сообщения о курсе валют, сведения о погоде и т.п. Поскольку набрать адрес URL на небольшой клавиатуре мобильного телефона трудно, провайдеры услуг часто дают пользователям настроить WAP-портал в соответствии с их потребностями. При этом доступ становится удобным, поскольку пользователям нужно нажимать минимальное число клавиш, чтобы получить доступ к ограниченному набору избранных WAP-ресурсов.
Одно из современных решений, обеспечивающее более высокую скорость доступа в Интернет с сотового телефона, связано с технологией GPRS (General Packet Radio Service — пакетная радиосвязь общего назначения), позволяющей существенно повысить скорость передачи данных. GPRS стала первой технологией передачи данных, предоставляющей мгновенный мобильный доступ в Интернет. Используя сотовый телефон как GPRS-модем, уже сегодня можно выходить в Интернет с ноутбука и работать при скорости передачи данных, соизмеримой с теми, что обеспечивает обычный модем на десктоп-компьютере.
Прежде чем перейти к рассмотрению технологий доступа в Интернет, представленных на рис. 1, поговорим о развитии стандартов мобильной связи.
1G 2G 3G и далее
тандарты мобильной связи принято делить на поколения. К первому (The 1st Generation, 1G) относятся аналоговые стандарты, которые постепенно ушли в прошлое.
Говоря о втором поколении, прежде всего следует упомянуть стандарт GSM (Global System for Mobile Communications — глобальная система связи с подвижными объектами), являющийся сейчас самым популярным стандартом сотовой связи в мире и, что важно для нас, де-факто беспроводным телефонным стандартом в Европе. Сотовые сети стандарта GSM — это цифровые сети, в которых может передаваться не только оцифрованная речь, но и любые цифровые данные. Большинство операторов GSM-сетей имеют договоры по роумингу. На GSM приходится свыше 60% мирового рынка сетей мобильной связи, а количество абонентов составляет более 700 млн. человек.
Первые сети GSM появились в начале 90-х годов. В то время основной их задачей было обеспечение услуг речевой связи на более высоком уровне по сравнению с существовавшими ранее аналоговыми сотовыми системами. Технология GSM способствовала популяризации сотовой связи в сфере бизнеса за счет предоставления возможности шифрования передаваемой информации и роуминга по всей Европе.
Важным шагом развития GSM было введение услуг пересылки коротких сообщений (Short Message Service, SMS) и передачи данных. С середины 90-х годов начали бурно развиваться услуги передачи данных, и прежде всего SMS-служба. Сегодня пользователи систем GSM могут посылать друг другу короткие сообщения непосредственно с телефона или через компьютерные сети. Абоненты сетей GSM могут посредством мобильного модема получать доступ к компьютерным системам своих офисов и могут посылать и принимать сообщения электронной почты. Одним из основных недостатков сетей сотовой связи стандарта GSM для передачи данных является низкая скорость передачи и тот факт, что биллинг осуществляется исходя из времени соединения по тарифам, мало отличающимся от речевых.
Физические свойства каналов GSM не позволяют обмениваться данными со скоростью свыше 9,6 Кбит/с. Для передачи речи и текстовых сообщений такой скорости вполне достаточно, а для качественной графики — нет.
Возможности мобильного доступа в Интернет были существенно расширены с переходом на использование технологии GPRS (General Packet Radio Service) и будут кардинально увеличены в высокопроизводительных сотовых сетях следующего, третьего поколения (3G), к которому относится стандарт UMTS (рис. 2).
Европейская технология мобильной связи третьего поколения UMTS предлагает надежную передачу голоса, текста и потокового видео. В рамках этой технологии связь может быть организована и с обязательным установлением соединения, и с коммутацией пакетов, как в сетях GPRS.
UMTS предоставляет скорость передачи данных 2 Мбит/с для неподвижных пользователей, 384 Кбит/с для пешеходов и 144 Кбит/с для пользователей, находящихся в движущемся транспорте.
Поскольку функциональные возможности сети GPRS скромнее, чем у полноценной сети третьего поколения, данный стандарт получил название 2,5G, отражающее ее переходное состояние от второго поколения к третьему.
Необходимо отметить, что по мере внедрения сетей поколения 2,5G-3G происходит интеграция устройств, передающих голос и данные. Персональные коммуникаторы интегрируют в себе возможности сотового телефона и мобильного ПК (рис. 3).
Достоинством технологии GPRS является возможность создания высокоскоростной передачи данных на базе имеющихся сетей GSM. Для этого достаточно дооснастить оборудование оператора дополнительными функциональными блоками, что намного дешевле, чем создавать новую сеть базовых станций. При этом следует отметить, что внедрение GPRS требует новых терминалов, поддерживающих более высокую скорость передачи данных. В отличие от GPRS, развертывание сетей UMTS возможно только на собственной базе; использовать установленное оборудование стандартов GSM не удастся.
Рассмотрим технологию GPRS несколько подробнее (GPRS — протокол пакетной коммутации для сетей стандарта GSM). Она реализуется в существующих сотовых сетях GSM в виде дополнительного сетевого уровня. В 2001 году сервис GPRS имелся в наличии в большинстве европейских сетей GSM.
Сеть GSM c поддержкой GPRS
Сеть GSM c поддержкой GPRS является сетью с коммутацией пакетов. Как известно, в сетях с пакетной коммутацией передаваемая информация разбивается на отдельные пакеты, которые могут передаваться по разным каналам; при этом неверно принятые пакеты запрашиваются повторно. На стороне получателя из пакетов конструируется исходное сообщение. Технология GPRS гарантирует постоянную связь с Интернетом.
Благодаря принципу совместного применения каналов в GPRS-технологии достигается более высокая скорость передачи данных, чем в сетях GSM (основанных на коммутации каналов), когда канал полностью блокируется независимо от того, ведется в данный момент передача данных или нет. В технологии GPRS необходимый канальный ресурс выделяется лишь на время передачи соответствующих информационных пакетов. GPRS позволяет использовать короткие временные интервалы каналов, выделенных для передачи голосовых данных. Каналы, применяемые для передачи речи, могут одновременно использоваться и для передачи пакетов данных протокола IP.
В принципе, большое количество абонентов, одновременно получающих данные из Интернета на высокой скорости, могут исчерпать запас свободных каналов в соте, поэтому сети GPRS в основном пригодны для режима чтения Web-страниц по схеме «быстрая загрузка — длительное чтение» с освобождением каналов на втором этапе. Использование Интернет-услуг в режиме вещания будет приводить к перегрузке сети.
Мобильные телефоны с поддержкой GPRS разделяются на классы в зависимости от возможностей по одновременной передаче голоса в стандарте GSM и данных в стандарте GPRS:
• класс А устройства этого класса могут одновременно передавать голос и данные;
• класс B аппараты автоматически переключаются в режим передачи голоса или данных (например, при поступлении звонка);
• класс C переключение таких телефонов между голосовым режимом и режимом передачи данных осуществляется вручную.
Важной особенностью GPRS является отказ от поминутной тарификации. Оплата за передачу данных в сети GPRS взимается не за время, в течение которого абонент был на связи с базовой станцией, а за объем переданной информации. Именно поэтому многие онлайновые ресурсы, доступ к которым связан с передачей небольших объемов данных (новостные сайты, чаты и т.д.), выгодно использовать с GPRS-терминалов, а услуги вещания, например потоковое аудио, окажутся неоправданно дорогими.
Варианты использования технологии GPRS для доступа к Интернету
Существуют два способа применения технологии GPRS для доступа к Интернету (рис. 4). При одном из них GPRS-устройство выполняет функции модема, с помощью которого пользователь портативного компьютера может просматривать Web-страницы HTML. При этом может использоваться как кабельное соединение телефона с ПК, так и беспроводное — инфракрасный порт или Bluetoth. Другой способ — это подключение к Интернету напрямую с мобильного устройства, поддерживающего технологию GPRS, что дает возможность просматривать Web-страницы в формате WAP при помощи встроенного микробраузера. Информация в формате WAP представляется в облегченном виде, поэтому для ее передачи требуется гораздо меньшая пропускная способность.
Следует отметить, что возможности доступа в Интернет с мобильного телефона на базе WAP-протокола, меняются по мере развития самого стандарта. Для того чтобы рассказать об эволюции WAP-протокола потребуется рассмотреть принцип его работы.
WAP
Принцип работы WAP
WAP это средство доставки Интернет-контента на мобильные телефоны, смартфоны и коммуникаторы, разработанное с учетом ограниченности ресурсов данных мобильных устройств, и встроенный микробраузер клиентское ПО, созданное для мобильных устройств, имеющих доступ к Интернет-сервисам.
По меткому замечанию представителя Phone.com (бывшей Unwired Planet) на заседании WAP-форума, «основная идея WAP — использовать минимальные ресурсы мобильного устройства и компенсировать ограниченность данных возможностей расширением спектра сетевых устройств». WAP создан для работы в любом стандарте сотовой связи и поддерживается большинством мировых лидеров сотовой связи, совместим с различными устройствами (с любой клавиатурой, кнопками, стилусом и т.д.). Важность протокола заключается в том, что он открыл эволюционный путь разработчикам приложений и сетевым операторам для предложения их услуг в сетях различного типа, с разными носителями.
WAP изначально разрабатывался с учетом малой скорости передачи данных и ограниченных возможностей мобильных устройств по объему памяти, размерам экранов и средствам навигации. Если обычные Web-страницы подразумевают разрешение как минимум 640Ѕ480 пикселов, то телефонный экран обычно предоставляет всего лишь 150Ѕ150 пикселов и монохромный режим. При работе на ПК мы привыкли осуществлять навигацию в Web, подводя курсор к ссылкам и кликая их, однако в телефоне и PDA аналогичного устройства просто нет.
В связи с этим, как мы отмечали, для мобильных устройств и были разработаны собственные протоколы передачи данных (Wireless Access Protocol, WAP) и соответствующие языки разметки, в частности WML (Wireless Markup Language).
Для передачи данных на мобильное устройство в соответствующем формате разрабатываются либо специальные сайты, либо происходит идентификация типа устройства в момент его обращения к серверу и преобразование исходного документа в формат, необходимый данному мобильному устройству.
Рассмотрим подробнее, что происходит, когда вы обращаетесь на Web-сайт, используя WAP-телефон (рис. 5).
Сначала реализуется обращение к службе (рис. 5, пункт 1) — пользователь должен связаться с ближайшей сотовой станцией. Далее устанавливается связь с сервис-провайдером (пункт 2) и осуществляется выбор Web-сайта (пункт 3). Затем пользователь посылает запрос, который направляется на шлюзовой сервер (пункт 4). Шлюзовой сервер, в свою очередь, запрашивает информацию в виде HTTP-запроса с Web-сервера (пункт 5). Получив ответ от Web-сервера, шлюзовой сервер переводит HTTP-данные в WML-данные (пункт 6). WML-данные отсылаются на мобильное устройство (пункт 7).
После того как информация получена WAP-клиентом, она отправляется на мини-браузер, который предлагает базовые средства навигации, и на дисплее мобильного устройства отображается версия Web-странички с упрощенной графикой (пункт 8).
Беспроводной Интернет пока еще весьма слабая альтернатива обычному Интернету. Сегодня это средство для ограниченного круга людей, которым важно подключаться к Сети в условиях мобильного доступа. Однако ситуация быстро меняется: Ericsson, Motorola, Nokia и другие компании уже выпустили десятки миллионов WAP-совместимых сотовых телефонов; растет популярность и других беспроводных карманных устройств.
Быстро появляются новые услуги и информационное наполнение для подобных устройств. Такие порталы, как Amazon.com, Yahoo! и ZDNet, активно предоставляют услуги и информацию беспроводным способом. Ряд компаний предлагает разработчикам пакеты инструментальных средств для проектирования беспроводных программ и служб. Таким образом, в самом ближайшем будущем ситуация изменится и выход в Web можно будет осуществлять в любом месте и в любое время, используя самые разные мобильные устройства, которые будут предоставлять выход в Интернет на высокой скорости.
Стек протоколов WAP
Архитектурная модель WAP является производной от модели WWW с учетом текущих ограничений беспроводных сетей и мобильных терминалов. WAP — это стек протоколов, которые охватывают весь процесс доставки информации — от определения языка для создания и оформления содержимого, спецификации мер безопасности до нижних уровней стека, отвечающих непосредственно за транспортировку данных. WAP разрабатывался как максимально независимая от протоколов нижележащего сетевого уровня технология и служит глобальной платформой разработки приложений для предоставления услуг независимо от того, кто является производителем терминала и какая используется сеть беспроводной связи.
Рассмотрим структуру стека (рис. 6).
WAE (Wireless Application Environment) — определяет инструменты, которыми пользуются разработчики контента: это программная среда для WAP-приложений. К ним относятся WML и WMLScript (скриптовый язык, имеющий много общего с JavaScript) — инструменты, которые позволяют создавать приложения для WAP.
WSP (Wireless Session Protocol) — протокол сессионного уровня. Его основная задача — поддерживать сеанс связи. WSP предусматривает использование push-технологий (доставку «незапрошенного» контента). В этом случае соединение инициируется не клиентом, а сервером, что применяется для распространения новостей, рекламы и т.д.
WTP (Wireless Transaction Protocol) — уровень транзакций, который обрабатывает отдельные пакеты соединения. WSP и WTP соответствуют протоколу http в стеке TCP/IP.
WTLS (Wireless Transport Layer Security) — предоставляет многие функции, аналогичные тем, что реализованы в уровне Transport Layer Security (TLS), который является частью TCP/IP. Он проверяет целостность данных, обеспечивает шифрование и аутентификацию клиента и сервера.
WDP (Wireless Datagram Protocol) — предоставляет общий интерфейс между верхними уровнями и физическим уровнем, производя адаптацию под конкретные свойства протокола физического уровня.
Network carrier method физический уровень, который характеризует способ передачи данных в эфире. Протоколами этого уровня являются, в частности, уже упоминавшиеся нами протоколы SMS и GPRS.
Эволюция WAP (WAP 1х WAP 2.0)
Технология WAP развивается с 1997 года. 7 января 1998 года для разработки стандарта WAP компании Nokia, Ericsson, Motorola и Phone.com создали некоммерческую организацию WAP Forum, в которую сегодня входят более 500 компаний. Первая версия протокола WAP 1.0 (она оказалась тестовой и практически не использовалась) вышла в мае 1998 года. Годом позже появилась версия WAP 1.1, а в 2000 году — WAP 1.2 и 1.21 (наиболее распространенная на сегодня). В целом можно констатировать, что возможности протокола WAP 1.x оказались приспособлены лишь для небольших информационных заметок, таких как данные о курсе валют, погоде, сеансах в кинотеатрах и т.п., которые достаточно быстро появились и мало изменились с тех пор (рис. 7).
Кардинальные изменения связаны с появлением версии WAP 2.0, которая была объявлена в августе 2001 года на WAP-форуме. Основная причина разработки формата WAP 2.0 заключалась в том, что формат WAP 1.x имел целый ряд недостатков:
• узкую полосу пропускания;
• неудобный интерфейс и большое время ожидания;
• высокую стоимость разработки информационного наполнения в силу различия приложений для PК- и WAP-клиентов.
Главные усовершенствования WAP 2.0:
• поддержка стандартных протоколов Интернета (TCP/IP, HTTP), позволившая Web-разработчикам создавать приложения как для ПК, так и для WAP-клиентов, что существенно снижает стоимость разработки;
• усовершенствованная безопасность коммуникаций и возможности по проведению финансовых транзакций;
• отсутствие необходимости в WAP proxy;
• взаимодействие клиента и сервера на базе протокола HTTP/1.1.
В WAP 2.0, в отличие от версии 1.0, поддерживаются протоколы TCP/IP и http, что позволяет мобильному устройству запрашивать данные с сетевых ресурсов напрямую, минуя сервер оператора (рис. 8).
Начиная с версии WAP 2.0 протокол допускает использование XHTML и Cascade Style Sheet (CSS). Адаптация страниц для мобильного устройства может производиться любым поддерживающим XHTML сервером в Сети. Сервер может запросить данные об устройстве и, получив их, преобразовать страницы под необходимое разрешение (User Agent Profile).
WAP proxy (рис. 9) при применении протокола WAP 2.0 может использоваться (опционно) в целях оптимизации коммуникаций и обеспечивать новые службы, такие как привязка сервисов к месторасположению пользователя, конфиденциальность. WAP proxy также необходим для обеспечения WAP push-функций.
Push-технология оптимизирует организацию некоторых служб. Например, если раньше телефоны пользователей, работающих по протоколу WAP 1.x и подписанных на обновляемую информацию, должны были периодически запрашивать данные с сервера, чтобы узнать, было ли обновление, то при Push-технологии сервер сам отправляет обновление и в этом случае данные идут в одном направлении. Подчеркнем, что для использования технологии Push требуется, чтобы на стороне оператора или компании, предоставляющей информационное наполнение, был установлен wap proxy-сервер.
Перспективы WAP в сетях 3G
Сохранится ли необходимость в WAP с внедрением сетей 3G? По мере увеличения скорости пропускных каналов стоимость широкополосного беспроводного доступа не упадет до нуля. Цена услуги будет складываться из стоимости более мощных терминалов, более высокой стоимости радиооборудования, больших нагрузок на сеть и т.д. Не следует также забывать, что WAP был разработан для работы с маленькими экранами, низким энергопотреблением, широкой настраиваемостью под разные типы устройств для навигации одной рукой. Подобный сервис останется актуален и с появлением сетей стандарта 3G. Конечно, мы будем наблюдать постоянное увеличение ширины пропускного канала наряду с усложнением приложений. Помимо этого возрастет потребность в минимизации устройств и в разработке сетевых ресурсов для беспроводных приложений. Поэтому можно ожидать, что WAP будет иметь оптимизированную поддержку мультимедийных приложений. Если WAP будет пользоваться успехом на массовом рынке в сетях стандарта 2,5G, то вероятно, и в сетях 3G он окажется экономичным и востребованным решением.
- ПК и комплектующие
- Настольные ПК и моноблоки
- Портативные ПК
- Серверы
- Материнские платы
- Корпуса
- Блоки питания
- Оперативная память
- Процессоры
- Графические адаптеры
- Жесткие диски и SSD
- Оптические приводы и носители
- Звуковые карты
- ТВ-тюнеры
- Контроллеры
- Системы охлаждения ПК
- Моддинг
- Аксессуары для ноутбуков
- Принтеры, сканеры, МФУ
- Мониторы и проекторы
- Устройства ввода
- Внешние накопители
- Акустические системы, гарнитуры, наушники
- ИБП
- Веб-камеры
- KVM-оборудование
- Сетевые медиаплееры
- HTPC и мини-компьютеры
- ТВ и системы домашнего кинотеатра
- Технология DLNA
- Средства управления домашней техникой
- Планшеты
- Смартфоны
- Портативные накопители
- Электронные ридеры
- Портативные медиаплееры
- GPS-навигаторы и трекеры
- Носимые гаджеты
- Автомобильные информационно-развлекательные системы
- Зарядные устройства
- Аксессуары для мобильных устройств
- Цифровые фотоаппараты и оптика
- Видеокамеры
- Фотоаксессуары
- Обработка фотографий
- Монтаж видео
- Операционные системы
- Средства разработки
- Офисные программы
- Средства тестирования, мониторинга и диагностики
- Полезные утилиты
- Графические редакторы
- Средства 3D-моделирования
- Веб-браузеры
- Поисковые системы
- Социальные сети
- «Облачные» сервисы
- Сервисы для обмена сообщениями и конференц-связи
- Разработка веб-сайтов
- Мобильный интернет
- Полезные инструменты
- Средства защиты от вредоносного ПО
- Средства управления доступом
- Защита данных
- Проводные сети
- Беспроводные сети
- Сетевая инфраструктура
- Сотовая связь
- IP-телефония
- NAS-накопители
- Средства управления сетями
- Средства удаленного доступа
- Системная интеграция
- Проекты в области образования
- Электронный документооборот
- «Облачные» сервисы для бизнеса
- Технологии виртуализации
1999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2001 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2003 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2004 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2006 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2008 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Ликбез: как работает мобильный интернет
Так как многое, о чем Вы прочитаете на этом сайте, касается мобильного интернета, сначала мы проведем базовый ликбез – для тех, кто вообще не понимает, как это работает. Те, кто уже «в теме» могут смело перескочить данную статью.
Мобильный интернет раздается сотовыми вышками. Они обмениваются сигналом с Вашим устройством, например, мобильным телефоном или модемом. Радиус эффективного действия мобильной вышки приблизительно 12 километров, но может сильно меняться в зависимости от разных факторов, таких как её мощность, частота, высота расположения и рельеф местности. Для усиления сигнала критически важно знать частоту и расположение вышки, чтобы правильно выбрать и настроить антенну, но об этом Вы прочитаете в других статьях на этом сайте.
Существует несколько поколений стандартов связи: это 2G, 3G, 4G и 5G. Последний в данной статье мы рассматривать не будем, т.к. он в России пока не распространен и дорастет ли он вообще когда-нибудь до наших деревень – непонятно.
Ваш мобильный телефон сообщает Вам о том, с каким поколением связи Вы работаете в данный момент. Но далеко не все модели выводят на экран обозначения 2G, 3G или 4G. Чаще всего значок будет выглядеть по-другому, на всякий случай вот шпаргалка, чтобы было проще ориентироваться:
Для нас важно понимать с каким поколением связи мы работаем, потому что от этого будет зависеть скорость нашего интернета и оборудование.
Какое оборудование используется
Поговорим о том, какое оборудование используется, если со связью все в порядке (например, Вы находитесь в городе) и нам не требуются никакие ухищрения для усиления сигнала. Классический набор оборудования это:
— Модем. В него вставляется симка и он принимает сигнал с сотовой вышки. Пример модема — Huawei 3372H:
— Роутер. В него вставляется модем. Роутер используется для раздачи интернета по WI-FI или по кабелю на несколько других устройств. Важно, чтобы роутер поддерживал работу с Вашим модемом. Если интернет раздавать не нужно, то модем вставляется напрямую в компьютер. Пример роутера — Zyxel Keenetic 4G.
— Сам компьютер с которого мы будем пользоваться интернетом.
Классический вариант мобильного Интернета
Бывают и другие виды оборудования. Мы рассмотрели самый популярный вариант. В данной статье мы не будем рассматривать вариант раздачи Интернета с телефона, потому что рассматриваем постоянное решение, при котором часть оборудования будет расположена на улице. Вы же не хотите, чтобы Ваш телефон «жил» снаружи дома?
Что мы подразумеваем под «приемлемым мобильным интернетом»
Теперь немного поговорим о качестве Интернета. Дело в том, что сам факт его наличия вовсе не подразумевает возможность его комфортного использования. Ведь все мы хотим, чтобы не просто была галочка, мол есть подключение, но и чтобы можно было спокойно пользоваться сайтами, не ожидая их загрузки по 5-10 минут, смотреть в хорошем качестве ролики на нашем любимом ютубчике, созваниваться в вотсапе и т.д.
Поэтому предлагаю сразу договориться, что под «приемлемым мобильным интернетом» мы с Вами будем подразумевать интернет, работающий в сетях 3G и 4G с комфортной скоростью. Кстати, в сетях 2G тоже может работать Интернет, и даже некоторые умудряются на нем как-то работать. Но лично я против такого мазохизма, уж слишком это медленно.
С чего начать
С базовыми понятиями мы разобрались, давайте двигаться дальше. Теперь Вам необходимо перейти на Стартовую страницу сайта и выбрать какой из случаев отсутствия Интернета больше всего похож на Ваш.
Если же у Вас остались базовые вопросы — не стесняйтесь задавать их в комментариях, я буду пополнять ликбез.
Как работает мобильный интернет Гид по всем поколениям сотовой связи
Технология мобильного интернета существует более 30 лет. Эволюция сотовой связи — это путь бесконечного уплотнения тесного эфирного пространства. Математики и программисты бьются за каждую возможность растянуть «резиновый» эфир. Это все равно что пытаться разместить в небольшом городке тридцать миллионов жителей. «Цифровой океан» разбирает поколения мобильного интернета — максимально кратко
Т ипичная любительская рация имеет 16 каналов и «бьет» на десятки километров. На общей территории всего 16 пар абонентов могут общаться по такой рации, не мешая друг другу. На аналогичной площади в современном городе десятки тысяч человек одновременно разговаривают по сотовым телефонам, и дефицитных радиочастот хватает на всех. Причина кроется в самом слове «сотовый».
1G
1980-е годы. Мобильные данные: не поддерживаются
Первые мобильные, а точнее автомобильные телефоны, появились в конце 1940-х годов. Огромная башенная антенна с радиусом действия в десятки километров соединяла их с телефонной сетью. В 1960-х каждому радиотелефону стали выделять сразу два канала: один на передачу, другой на прием, чтобы пользователь мог одновременно говорить и слушать (такой режим связи называется дуплексным). Центральная антенна могла обслуживать единицы дуплексных телефонов одновременно. О мобильном интернете в тот момент даже не думали, да и самой Всемирной сети еще не было.
В 1980-х появилась ключевая технология: операторы разделили территории на множество небольших сот, каждая из которых обслуживалась своей базовой станцией — антенной, подключенной к телефонной сети по проводам. Теоретически одна станция могла предоставить пары частот для 28 абонентов, хотя на практике число было и того меньше. Главное, что теперь частоты можно было использовать многократно.
Скрыть текст
Каждая сота граничит с шестью соседними. Их зоны действия частично пересекаются, поэтому семь ближайших друг к другу базовых станций не должны иметь общих частот. Зато за пределами «семерки» одни и те же частоты можно использовать снова и снова. Разработчики технологии сотовых сетей первого поколения догадались разделить радиоэфир между абонентами по территориальному признаку.
Этим принципом мы пользуемся и сегодня. Попадая в зону действия базовой станции, мобильное устройство связывается с ней по специальному сервисному каналу и регистрируется в сети. Оператор всегда «знает», рядом с какой станцией вы находитесь и куда перебросить звонок, если кто-то наберет ваш номер. В отличие от рации, сотовый телефон обеспечивает соединение лишь на «последней миле». Несопоставимо большее расстояние сигнал между абонентами проходит по проводам. Так что технологии сотовой связи и мобильного интернета можно назвать беспроводными лишь с долей условности.
2G
1990-е годы. Мобильные данные: от СМС-сообщений до интернета на скорости до 384 кбит/с
Сети 2G сделали мобильную связь по-настоящему массовой. Наши первые моноблоки и раскладушки работали по стандарту второго поколения — GSM (Global System for Mobile, глобальный стандарт мобильной связи). Передача сигнала стала цифровой: голоса абонентов перед пересылкой преобразовывались в цифровые данные, и их уже нельзя было перехватить с помощью обычной рации. В сетях появился роуминг: операторы договорились передавать друг другу звонки своих клиентов, и отчасти поэтому стандарт назвали «глобальным». В этом же поколении появился и мобильный интернет.
Скрыть текст
Motorola DYNA T-A-C 8000X
Но главное — оборудование второго поколения обслуживало еще больше людей, и на этом стоит остановиться подробнее. В сетях 1G абоненты делили радиоэфир по территориальному принципу: распределялись по сотам. Каждая базовая станция обслуживала до нескольких десятков абонентов, выдавая каждому из них свою пару радиочастот: одну на передачу и одну на прием. Такая технология называется Frequency Division Multiple Access (FDMA), или множественный доступ с делением по частоте.
В технологии второго поколения заработал дополнительный принцип деления — по времени, или Time Division Multiple Access (TDMA). Внутри каждой частоты базовая станция выделяет восемь временных слотов и распределяет их между абонентами. Телефон говорящего преобразует голос в цифровые данные и пересылает их часть в отведенный момент времени. Затем делает паузу, уступая другим, а когда вновь настает его очередь, досылает оставшуюся часть. Аппарат собеседника считывает информацию из нужных слотов, сшивает цифровые данные и восстанавливает из них голос. Все происходит так быстро, что люди ничего не замечают. А телефоны тем временем нарезают частотный диапазон уже не «полосками», а «кубиками».
Раз соединение стало цифровым, неудивительно, что даже первые аппараты второго поколения могли передавать не только голос, но и данные: СМС-сообщения. Поздние версии 2G-сетей позволяли выходить в интернет со скоростью до 384 кбит/с. Однако до современных стриминговых скоростей мобильного интернета было еще далеко.
3G
2000-е годы. Мобильные данные: от 2 до 14,7 Мбит/с
В сетях третьего поколения интернет стал по-настоящему широкополосным. Часто под этим термином понимают просто высокую скорость передачи данных мобильного интернета. В более узком смысле слово «широкополосный» подразумевает, что по одному носителю передается сразу несколько потоков информации. Например, единственный провод используется для голосовой связи и интернета одновременно.
Широкополосность тесно связана с понятием модуляции, которую проще объяснить на примере FM-радио. В эфире передается музыка, то есть звук. Человек воспринимает на слух сигналы с частотой от 20 Гц до 20 000 Гц (1 Гц — одно колебание в секунду). Однако частота радиоволн в FM-диапазоне намного выше: в районе 100 МГц (миллионов герц). Чтобы радиочастота (несущая) передавала звук, ее модулируют, то есть изменяют: когда уровень звукового сигнала повышается, увеличивается частота несущей, и наоборот. Частота несущей радиоволны колеблется в пределах 180 кГц. Этой полосы пропускания (bandwidth) хватает, чтобы приемник извлек из нее качественный звук. Аббревиатура FM, собственно, и означает частотную модуляцию — Frequency Modulation.
Скрыть текст
Звук, который мы слышим по радио, устроен куда сложнее и содержит больше информации, чем цифровой сигнал — последовательность нулей и единиц. Однако, используя продвинутые алгоритмы модуляции, можно упаковать в несущую волну сразу много цифровых потоков, то есть сделать сигнал широкополосным. И от ширины частотной полосы будет зависеть, сколько именно данных в единицу времени получится передать на удаленные устройства.
В сетях третьего поколения, вместо того чтобы делить частотный диапазон на полосы по 25 кГц (2G FDMA) между абонентами, им дали возможность совместно использовать «магистраль» шириной в 1,23 МГц, то есть в пятьдесят раз больше. Для совместного доступа применили технологию с разделением по коду: CDMA (Code Division Multiple Access). По каналу пришлось передавать значительное количество «лишней» информации (псевдослучайный код), но результат того стоил: скорость мобильного интернета многократно возросла.
4G
2010-е годы. Мобильные данные: от 300 Мбит/с до 3 Гбит/с
Сети четвертого поколения работают приблизительно в том же диапазоне частот, что и 3G и даже 2G (от 800 до 2600 МГц). Но если в начале 1990-х все наши мобильные данные сводились к эсэмэскам, то сегодня мы на лету смотрим видео высокого разрешения, редко сталкиваясь с недостаточной скоротью передачи данных. Технология 4G выжала все соки из эфирного пространства, которое эксплуатировалось десятилетиями. Не зря четвертое поколение ассоциируется с аббревиатурой LTE — Long Term Evolution, или долговременное развитие.
Скрыть текст
Радиоволны, подобно волнам на поверхности воды, могут взаимодействовать с окружающими предметами и друг с другом. Они отражаются от зданий, рассеиваются, проходя сквозь стены, и даже искажают соседние волны. Чтобы волны соседних полос не мешали друг другу, в технологиях FDMA и CDMA между ними оставляли защитный диапазон. Разработчикам 4G удалось использовать эти пустоты и дополнительно уплотнить эфир с помощью технологий MIMO и OFDMA.
MIMO расшифровывается как Multiple Input Multiple Output — «множественные входы и множественные выходы». Базовая станция посылает сигнал сразу с двух или более антенн, а мобильное устройство принимает соответственно двумя или более антеннами (да, все они помещаются в компактном корпусе). Несколько версий радиосигнала проходят разные пути в пространстве и искажаются каждый по-своему, но затем компьютер восстанавливает из них качественный исходный сигнал.
За технологией OFDMA (O здесь означает «ортогональный») стоит сложная математика. Но вкратце суть ее в том, что отведенная одному абоненту полоса частот (несущая) разбивается на множество (до 256) поднесущих. Их частотные спектры пересекаются, и они непременно мешали бы друг другу, если бы не были филигранно синхронизированы по времени. В тот момент, когда поднесущая достигает пика мощности, ее ближайшие соседки всегда слабы.
В сетях 4G ресурсы сети используются максимально гибко. Система постоянно варьирует ширину полос, временные слоты и количество поднесущих в зависимости от аппетитов конкретных пользователей и качества радиосигнала. Устройство, которому требуется максимальная скорость, получает широкий канал, и наоборот — гаджеты, которым достаточно медленного интернета, не расходуют ресурсы сети понапрасну.
5G
2020-е годы. Мобильные данные: от 100 Мбит/с до 20 Гбит/с
Разработчики сетей четвертого поколения нарезали радиоэфир настолько мелкими порциями, что, кажется, вплотную приблизились к теоретическому лимиту ускорения связи. Поэтому впервые за 40 лет мобильные устройства выходят в новый частотный диапазон, который будет намного шире предыдущего. Новые эфирные просторы обеспечат высокую скорость передачи данных: разработчики обещают, что полнометражные фильмы в высоком разрешении мы будем скачивать за считанные секунды. Однако скорость не главный параметр 5G. Важнее количество подключенных устройств: до миллиона на квадратный километр. Сети пятого поколения создаются не только и не столько для людей, сколько для машин: домашней и промышленной автоматики, беспилотного транспорта, устройств интернета вещей. Стандарт текущего тысячелетия развивается экстенсивно: больше частот, больше базовых станций, больше антенн, больше сот.
Подробно о технологиях, на которых строятся сети пятого поколения, читайте в отдельном материале:
Что такое 5G Как работает сотовая связь пятого поколения
Словосочетание «оборудование пятого поколения» само по себе не гарантирует запредельных скоростей. За термином 5G скрывается целый набор технологий, которые могут использоваться как все вместе, так и в различных комбинациях
876 Комментировать —>
Использованные источники: Материал опубликован в журнале «Цифровой океан» № 3, 2020, EIRIK SOLHEIM / UNSPLASH, ALEXEY_BOLDIN / ISTOCK, TIM BOYLE / BLOOMBERG / GETTY IMAGES, ALAMY, KRYSTOF.K & NMUSEUM (CC BY-SA 3.0)
История мобильного интернета: 1991 – наши дни
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
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.
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.
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
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
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.
- Блог компании Yota
- Разработка систем связи
- Стандарты связи