Прежде всего, что означает «G» в названиях 3G и 4G? На самом деле все просто, буква означает «Generation» (англ. «поколение»). Соответственно 3G — это связь третьего поколения. Естественно, что чем выше цифра, стоящая в начале, тем новее технологии, тем лучше.

Поколения отличаются друг от друга основными принципами работы, используемыми частотами и скоростью передачи данных. При этом в каждое поколение входят различные стандарты сотовой связи. Так, широко распространённый в мире стандарт GSM относится ко второму поколению, а UMTS — к третьему. Новое же поколение выделяется только тогда, когда происходят изменения, носящие фундаментальный характер.

Интересно, что при победном шествии сетей 3-го и 4-го поколений, сети 2G всё ещё широко распространены во всём мире. Ведь во многих развивающихся странах даже обычный мобильный телефон является роскошью, что уж тут говорить о смартфонах.

От первого поколения к четвёртому и дальше

Наглядная эволюция технологий мобильной связи

Всё началось в 80-х годах прошлого столетия, когда появились первые мобильные телефоны, использовавшие для связи аналоговые сети, которые потом отнесут к 1G. Ни о каком подключении к интернету тогда никто и не думал. Ведь мобильные телефоны были именно телефонами, способными только осуществлять голосовые звонки. В те годы существовало немало разнообразных стандартов: AMPS, TACS, NMT, AMPS и некоторые другие.

Однако быстро становится ясно, что для дальнейшего развития необходима «цифра». Поэтому сети 2G были уже цифровыми. Их внедрение началось в первой половине 90-х годов. Цифровая связь позволила не только улучшить качество передачи звука и повысить уровень безопасности, но и внедрить такие возможности, как отправка текстовых сообщений и передача данных со скоростью 14,4 кбит/с. Совсем немного, но вполне достаточно для проверки электронной почты, по которой в те годы обычно отправлялись только текстовые сообщения. На сцене появляется стандарт сотовой связи GSM (сокращение от Global System for Mobile Communications), популярный и ныне. А также зарождается стандарт CDMA (Code Division Multiple Access).

Постепенно, когда интернет начинает набирать популярность, становится ясно, что необходимы более высокие скорости передачи данных. В результате в конце 90-х годов к существующему стандарту GSM было создано «дополнение» GPRS (General Packet Radio Service) со скоростью передачи данных до 115 кбит/с. Затем появился стандарт EDGE (Enhanced Data-rates for GSM Evolution), позволивший достигнуть скорости в 384 кбит/с. Впоследствии, чтобы подчеркнуть важность этих шагов, для новых стандартов были даже выдуманы такие названия, как 2,5G и 2,75G. Тем самым подчёркивалось, что они по всем критериям превосходят 2G, но всё же недостаточно хороши, чтобы считаться новым поколением.

Новые стандарты не только отличались более высокими скоростями, но и позволяли выходить в Сеть без дополнительных действий. В то время как ранее для этого требовалась предварительное подключение, так же как в случае с модемной связью на персональном компьютере. Именно с 2,5G началась настоящая эра мобильного интернета.

Благодаря GPRS и EDGE сотовые операторы сумели обеспечить несколько более высокие скорости, без необходимости полного обновления имеющегося у них оборудования. То есть революцию удалось совершить «малой кровью».

Небольшой портативный 4G-модем обеспечит технику скоростным
доступом к интернету в любой точке покрытия сети

Однако уже тогда стало ясно, что в будущем для ещё большего увеличения скорости потребуются и принципиально новые технологии. Начались работы над новым поколением, которое в итоге было названо 3G. Главной особенностью новых стандартов стало то, что их изначально создавали именно для передачи данных, а не только для голосовых звонков. Однако требовалось также обеспечить и максимально простой переход на новые стандарты.

Результатом стало появление стандартов UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) и CDMA2000, что означало достижение скорости в 2 Мбит/с. Первый и стал выбором GSM-операторов. Кстати, некоторое время UMTS даже называли 3GSM, подчёркивая, что этот стандарт является преемственным.

Затем несколько позже представили стандарты HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) и HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access), которые стали такими же «заплатками», как в своё время GPRS и EGDE. Появились стандарты 3,5G и 3,75G, которые позволили достичь скоростей в 14 Мбит/с. Впрочем, тут следует оговориться, что подобные цифры достижимы только в идеальных условиях. На практике же все раза в два хуже.

Сетями 3G активно стали пользоваться владельцы не только мобильных устройств с 3G, но и персональных компьютеров с ноутбуками, которые получили возможность подключаться к интернету из любой точки, где есть мобильная связь. Достаточно было подключить к устройству 3G-модем или воспользоваться 3G-роутером. Появилась возможность провести интернет в совсем уж отдалённые места, причём сделав это более простым путём, нежели прокладывание многих километров проводов.

Также начала появляться мобильная техника, уже имеющая встроенные 3G-модемы. Изначально подобные устройства позволить себе могли лишь бизнесмены, сегодня же никого уже не удивить недорогими планшетами c 3G, поддерживающими возможность установки сразу двух SIM-карт.

Приблизительная скорость выполнения повседневных задач при 3G и 4G подключении

Но и этого оказалось недостаточно. Начались работы над поколением 4G, к которому решили относить все сети, которые способны обеспечить скорость в 100 МБит/с для мобильных абонентов и 1 Гбит/с для абонентов стационарных. Справедливости ради, отметим, что подобных показателей пока достичь никому не удалось. Тем не менее, существующие сети 4G всё равно значительно превосходят своих предшественников.

К 4G относятся стандарты LTE (Long-Term Evolution) и WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Причём во втором случае речь идёт исключительно о передачи данных, в то время как первый всё же изначально поддерживал также и обычную передачу голосовых звонков (не через специальные сервисы).

Самые первые сети 4G заработали ещё в 2009 году в странах Скандинавии, запустил их сотовый оператор TeliaSonera. С тех пор они получили достаточно широкое распространение по всему миру. Постепенно становятся нормой мобильные устройства, способные работать в LTE-сетях.

Что нас ждёт дальше

Пока развёртывание сетей 4G только набирает скорость, инженеры
уже работают над созданием 5G

Развёртывание сетей 4G происходит достаточно быстрыми темпами, хотя охваченные территории пока ещё трудно назвать очень большими. Однако учёные и инженеры уже работают над созданием 5G. Более того, уже сообщается об успешных результатах испытаний, проведённых в Японии и Южной Корее. Однако если стандарт 5G и будет представлен, то произойдёт это не раньше 2020 года.

Одновременно с этим высказываются предположения, что будущего у 5G просто нет. Новый стандарт может просто не выдержать конкуренции с сетями Wi-Fi, которые сегодня распространяются повсеместно. Есть даже мнение, что уже в обозримом будущем, во всех крупных и не очень городах будет повсеместно доступно бесплатное беспроводное подключение. Ну а раз так, то необходимость в новых стандартах сотовой связи, способных обеспечить высокие скорости, просто отпадает. Тем более, что развёртывание Wi-Fi — куда более простая процедура, не требующая значительных финансовых вливаний. Что же касается обычных голосовых звонков, то они уже сегодня начинают испытывать серьёзную конкуренцию со стороны различных сервисов, вроде Viber, FaceTime и WhatsApp. Современные же операторы сотовой связи, по сути, превратятся в обычных интернет-провайдеров.

Но пока что трудно судить, как оно всё будет в итоге. Хотелось бы верить только, что скорости сетей всё время будут увеличиваться, стоимость доступа к ним уменьшаться, а повсеместное развёртывание их не будет занимать слишком уж много времени.

Тем временем потребности в высоких скоростях всё время растут, явно не успевая за ростом мобильного интернет-трафика. Высказывается предположение, что уже к 2017 году последний будет составлять порядка 134 эксабайта (1 эксабайт это 1 073 741 824 гигабайт). Сказать что это много, значит не сказать ничего. Так, в 2006 году объёмы всей хранящейся на планете Земля информации едва превышали 160 эксабайт. При этом объёмы трафика будут расти в основном за счёт передачи видео — имеется в виду не только просмотр роликов на YouTube, но и всевозможные видеозвонки.