Cellular - что это такое? Разбор принципов работы сотовой связи

Сотовая связь, или cellular связь - это беспроводная технология мобильной связи, которая использует сеть базовых станций, разбитых на ячейки (отсюда название "сотовая"). Каждая станция обслуживает свой сектор и передает сигнал дальше по цепочке станций, обеспечивая непрерывное покрытие на больших территориях. Рассмотрим подробнее, как устроена сотовая связь и почему она стала настолько популярной.

Сотовые сети используют радиоволны для передачи голоса, sms, мобильного интернета и другого контента. Сеть делится на ячейки (соты) с базовыми станциями в центре каждой. Радиус действия одной станции - от 2 до 30 км. Частотный спектр разбивается на каналы, которые повторно используются в других ячейках. Это позволяет экономно расходовать частоты и обслуживать много абонентов.

Как происходит соединение в сотовой связи

Когда вы звоните или выходите в интернет, ваш телефон ищет ближайшую станцию с наилучшим сигналом. После установки соединения, она координирует вашу связь через базовые станции и коммутационные центры оператора. Если вы перемещаетесь, происходит плавная передача подключения от одной вышки к другой без разрыва звонка или сессии.

Таким образом обеспечивается мобильность - основное преимущество сотовой связи. Вы не привязаны к одному месту, как при использовании домашних или офисных телефонов. Пока есть покрытие сети, связь будет непрерывной.

Стандарты сотовой связи

Развитие cellular связи шло по пути создания новых стандартов для увеличения скорости, емкости, покрытия и надежности:

• 1G - аналоговая сотовая связь, появилась в 1980-х, обеспечивала только голосовые вызовы.
• 2G (GSM) - цифровая связь, появилась в 1990-х, добавила SMS и медленный интернет.
• 3G (UMTS) - широкополосный мобильный доступ в интернет со скоростью до 2 Мбит/с.
• 4G (LTE) - высокоскоростной мобильный интернет до 1 Гбит/с и выше.
• 5G - новейший стандарт, запущенный в 2019-2020 гг. Обещает скорости до 20 Гбит/с.

Сотовые сети пятого поколения строятся на принципиально новой технологии, отличающейся от cellular. Но многие базовые принципы, заложенные в 2G-4G, остаются актуальными.

Преимущества и недостатки сотовой связи

Главные плюсы cellular сетей:

• Мобильность - возможность звонить и выходить в интернет в любой точке в зоне покрытия.
• Доступность - огромное количество людей пользуются сотовой связью ежедневно.
• Разнообразие услуг - не только звонки, но и SMS, MMS, мобильный интернет и многое другое.

К недостаткам можно отнести:

• Ограниченное покрытие в некоторых труднодоступных районах.
• Перегрузки сети в часы пик в крупных городах.
• Необходимость регулярно заряжать телефон.

Тем не менее, сотовая связь вытеснила проводные технологии благодаря своей доступности и удобству. Сегодня трудно представить нашу жизнь без мобильных gadgets, использующих cellular.

Как выбрать телефон со связью cellular

При выборе смартфона обязательно обращайте внимание на поддержку им сетей вашего оператора. Обычно указываются стандарты GSM, 3G, 4G LTE и др. Чем они новее, тем выше скорость.

Также посмотрите наличие слотов для SIM-карт - они бывают односимочные, двухсимочные или даже трехсимочные. Это позволит использовать несколько номеров или тарифов в одном телефоне.

Еще один важный момент - поддержка связи не только cellular, но и по Wi-Fi. Это позволит разгрузить мобильный интернет и использовать более дешевый и стабильный Wi-Fi, когда он доступен. Например, линейка Apple iPad cellular поддерживает и 4G LTE, и Wi-Fi.

Будущее сотовой связи

Несмотря на бурное развитие 5G, сотовая связь в привычном виде еще долго будет оставаться основной беспроводной технологией. По прогнозам, к 2025 году 80% мирового населения будет охвачено сетями 4G LTE. А 3G продолжит работать там, где нужен только голос и SMS.

Грядущие новшества в сотовой связи:

• Переход на более высокие частоты, например, миллиметровый диапазон в 5G.
• Увеличение плотности базовых станций за счет малых сот.
• Использование нескольких частотных диапазонов для увеличения скорости.
• Внедрение новых алгоритмов обработки сигнала и передачи данных.

Так что еще долгое время cellular останется синонимом мобильной связи. А будущие усовершенствования сделают ее еще быстрее и доступнее.

Разновидности сотовых сетей

Сотовые сети можно классифицировать по разным признакам. По территориальному охвату выделяют локальные, региональные и глобальные сети. По архитектуре - централизованные и децентрализованные. Но чаще всего различают поколения технологий.

1G или первое поколение - это аналоговая сотовая связь. Она появилась в 1980-х годах в США. Эти сети обеспечивали только голосовую связь, без каких-либо дополнительных сервисов.

2G или второе поколение ознаменовало переход к цифровым стандартам, таким как GSM, cdmaOne и другие. Появились SMS-сообщения и мобильный интернет, пусть и на низких скоростях.

Причины популярности сотовой связи

Какие же факторы сделали сотовую связь настолько массовой и востребованной технологией во всем мире? Давайте разберемся.

Во-первых, это мобильность. Возможность звонить и выходить в интернет, не привязываясь к одному месту, стала по-настоящему революционной.

Во-вторых, широкое и постоянно растущее покрытие сетей по всему миру. Сегодня сотовая связь доступна даже в отдаленных уголках.

В-третьих, разумная ценовая политика операторов и распространение дешевых телефонов. Это сделало услуги сотовой связи по карману для миллиардов людей.

Перспективы развития сотовой связи

Что ждет сотовые технологии в будущем? Вероятно, cellular продолжит совершенствоваться в направлении большей скорости, емкости и надежности. С появлением 5G заметно вырастет скорость мобильного интернета.

Возможно появление гибридных сетей, объединяющих достоинства разных wireless технологий. Например, сочетание классического cellular и Wi-Fi. Это позволит разгрузить сотовые сети в местах с высокой концентрацией пользователей.

Будут развиваться новые сервисы и услуги, основанные на мобильном интернете. Здесь большие перспективы у технологий виртуальной и дополненной реальности, мобильного банкинга, телемедицины и многого другого.

Роуминг в сотовых сетях

Роуминг - это услуга, позволяющая абоненту одного оператора сотовой связи пользоваться услугами других операторов при нахождении вне зоны действия "домашней" сети. Например, в поездках по другим городам или странам.

Роуминг стал возможен благодаря взаимным договорам между различными операторами сотовой связи. Абонент как бы "гостит" в чужой сети, оставаясь при этом на связи и имея доступ к привычным услугам.

Недостатки и ограничения сотовой связи

Несмотря на бурное развитие, у сотовых технологий есть и слабые стороны. Рассмотрим основные из них.

Во-первых, это неидеальное покрытие сети, особенно на отдаленных и труднодоступных территориях. Причина - в высокой стоимости развертывания инфраструктуры.

Во-вторых, перегрузки сети и снижение скорости в часы пиковой нагрузки в крупных городах из-за ограниченности частотного ресурса.

В-третьих, относительно невысокая энергоэффективность и необходимость регулярной подзарядки гаджетов.

Спутниковая связь

Сотовая связь основана на наземных базовых станциях. Но существует и спутниковый вид мобильной связи. В этом случае роль базовых станций выполняют спутники на орбите Земли.

Главное преимущество спутниковой связи - возможность обеспечить покрытие на огромных, слабозаселенных территориях, где развертывание обычной сотовой инфраструктуры экономически нецелесообразно.

Безопасность сотовой связи

Вопросы безопасности и конфиденциальности также важны для cellular сетей. Операторы используют различные методы шифрования трафика для защиты от перехвата и несанкционированного доступа.

Однако полная гарантия конфиденциальности не может быть обеспечена в принципе. Поэтому при передаче особо секретных данных лучше использовать специальные защищенные каналы связи.

Выбор тарифа для сотовой связи

При подключении сотовой связи важно правильно выбрать тариф, который будет оптимально соответствовать вашим потребностям в звонках, SMS и мобильном интернете.

Обычно операторы предлагают тарифы с разным объемом минут, сообщений и гигабайт трафика. Больше - дороже. Анализируйте свои привычки использования связи и выбирайте подходящий вариант.

Также обратите внимание на скорость мобильного интернета в тарифе - она может отличаться. И конечно, на роуминговые условия при поездках.

Особенности сотовой связи в России

Российский рынок сотовой связи имеет свою специфику. Здесь представлены как глобальные операторы вроде МТС, так и локальные, работающие в отдельных регионах.

Охват территории сетями 3G и 4G активно растет, но есть еще зоны со слабым покрытием, особенно на Дальнем Востоке и в Сибири.

В крупных городах уже разворачивается инфраструктура 5G. Операторы активно инвестируют в новейшие технологии.

Сотовая связь и здоровье

Долгое время велись споры о влиянии электромагнитного излучения сотовых телефонов и вышек на здоровье. Однако масштабные исследования не выявили достоверной связи при соблюдении норм излучения.

Тем не менее, рекомендуется с осторожностью использовать сотовую связь для детей и беременных женщин, ограничивать длительные разговоры.

Перспективы сотовой связи в России

Сотовая связь в России будет и дальше активно развиваться. Эксперты прогнозируют рост проникновения смартфонов, увеличение потребления мобильного контента, видео и онлайн-сервисов.

Это потребует от операторов расширения покрытия, емкости и скорости сетей. Большие надежды возлагаются на внедрение 5G как технологии нового поколения.

Теперь вы знаете, что cellular - это сотовая связь.