Как изменилась связь за 30 лет?

От коротких SMS до кино в Ultra HD — такой путь на наших глазах прошла мобильная связь в России. Как это происходило и что ждет пользователей в будущем, рассказывают проректор «Бонча» и эксперт МегаФона. Кстати, оператору в июне этого года исполнилось 30 лет — за этот большой отрезок времени его технологии внесли значительный вклад в развитие отрасли.

И какой она будет еще через столько же

Петр Солодовник, директор по реализации проектов инфраструктуры ПАО «МегаФон» на территории Северо-Запада

Евгений Милаев, проректор по проектной деятельности СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

— Стандарты сотовой связи создавались под разные потребности абонентов. В настоящее время принято выделять
4 поколения (Generation). К первому (1G) относятся аналоговые сети, созданные в середине 1980-х. Трудно поверить, но тогда телефон мог использоваться только для звонков.

Сети 2G стали уже цифровыми и могли предложить более разнообразные услуги: голосовые звонки и передачу данных. Однако передача была весьма ограниченной, а скорости — низкими.
Им в помощь пришли усовершенствованные сети 3G, которые обеспечили абонентов высокоскоростной передачей данных, доступом к мультимедийным услугам, «бесшовным» роумингом. Ну и скорость выросла до
42 Мбит/с.

Петр Солодовник

4G — сети, ориентированные на передачу различных типов трафика: веб-просмотр, потоковое видео, онлайн-игры, видео в режиме реального времени. Связь 4G вобрала в себя все лучшее из предшествующих технологий и получила принципиально новые механизмы, благодаря чему удалось достичь скоростей до 300 Мбит/с.

Для понимания различий между сетями разных поколений можно привести такой пример: скачивание одной серии любимого сериала в сетях 4G займет
3 минуты, в сети 2G — 5 часов.

— Раньше телефоны работали в сети 2G, на смену ей пришли 3G и 4G. В чем разница?

— Теперь все только и говорят про 5G, хотя в России технология еще не запущена. Что в ней такого особенного?

— 5G — новейшее поколение мобильной связи. В ее сетях скорости передачи данных в лабораторных условиях могут достигать 8 Гбит/с, на практике — порядка 1 Гбит/с. С такой скоростью могут работать самые передовые технологии: цифровые стриминговые сервисы, видеоконтент высокого разрешения и голографические приложения. Если 2G — это SMS- сообщения, то 5G — кино в Ultra HD.

Евгений Милаев

— Сети 5G призваны обеспечить не только потребности абонентов в высоких скоростях, но и поддержать множественное подключение девайсов для создания умных домов и даже умных городов — вплоть до использования беспилотного транспорта в такси или производств, самостоятельно отслеживающих все необходимые параметры каждого цикла.

Петр Солодовник

В 2021 году МегаФон первым в стране запустил самую широкую тестовую зону совместного использования 4G и 5G в России.

Она развернута на Невском проспекте в Петербурге и доступна всем абонентам с устройствами, поддерживающими технологию.

— Антенна сотового телефона подбирается в соответствии с частотным диапазоном, в котором работает аппарат. В сетях 2G, а это диапазон 900/1800 МГц, длина волны составляет 0,33 или 0,16 м. Для максимальной передачи энергии антенны по размеру должны быть кратными длине волны, половине длины или четверти. Поэтому в телефонах первого поколения использовались обычные штыревые антенны соответствующей длины. Современные телефоны работают в более высоких диапазонах, а на смену штыревым антеннам пришли микрополосковые. По сути, это маленькие пластинки с металлической поверхностью и определенным рисунком. Т.е., теперь антенна — внутри телефона. И все работает.

— Почему раньше в сотовых телефонах была антенна, а теперь нет?

Евгений Милаев

— Телефоны по своей сути похожи друг на друга: в их «начинках» схожие блоки. Более производительные гаджеты оснащены передовой компонентной базой, у аппаратов попроще в составе есть компоненты поскромнее. При этом внешне «внутренности» могут практически не отличаться — кроме разных надписей на микроконтроллерах.

— Чем вообще отличается «начинка» современного телефона, отвечающая за связь?

Евгений Милаев

— Как операторы определяют необходимое количество «вышек» и их расположение?

— Когда мы планируем строительство базовых станций, то учитываем нагрузку на сеть в локации, обращения абонентов и расчеты покрытия. Это большая аналитическая работа, которая должна не только учитывать текущее состояние сети, но и спрогнозировать дальнейшие события и тренды. Яркий пример — активное строительство многоэтажных ЖК, которые после сдачи надо обеспечить качественной связью. 

При выборе места под размещение «вышки» учитывается множество факторов. К основным стоит отнести удаленность базовой станции от населенного пункта и рельеф местности. Например, установка антенно-мачтового сооружения на возвышенности дает преимущество в покрытии, а также упрощает организацию канала до базовой станции. Но в условиях городской застройки принцип «выше — значит лучше» работает не всегда: в условиях плотной застройки повышается и частота строительства базовых станций. В таких условиях важно качественно планировать сеть и четко разделять границы обслуживания нескольких станций, иначе пострадает качество связи. 

Петр Солодовник

— У каждого оператора связи есть подразделение, которое занимается радиопланированием, оно очень важное. Задача планировщиков сети — рассчитать оптимальное количество базовых станций, их тип и состав оборудования, расположение. Ведь много базовых станций — не всегда хорошо. Есть такой термин — интерференция: когда сигналы от базовых станций, работающих на одной частоте, мешают друг другу. В сетях 2G это было особенно выражено. Вы наверняка сталкивались с такой проблемой, когда индикация уровня сигнала на телефоне высокая, а при разговоре все булькает, «хрюкает», а сигнал обрывается. Вот это, скорее всего, и было следствием интерференции. Еще одна проблема — нельзя мешать государственным радиосредствам (например — системам посадки самолетов в аэропортах). Радиопланировщики решают эти проблемы грамотным планированием сети.

Евгений Милаев

— Сеть строится не для «коврового покрытия», а для абонентов, поэтому задачи покрыть на 100% территорию России, как таковой, нет. Есть задача обеспечить качественными сервисами всех абонентов. И сейчас все крупные города страны уже покрыты сигналом мобильной сети. Дальнейший прирост покрытия выполняется за счет малонаселенных территорий, автодорог и т. д. В этих местах регулярно модернизируются существующие базовые станции — например, добавляются сектора, — а также строятся новые «вышки». 

Мало построить новую базовую станцию. Ее запуск включает в себя целый комплекс дополнительных работ. В их числе — организация подъездных путей, внешнего электроснабжения, строительство антенно-мачтового сооружения, подключение новой базовой станции к опорной сети МегаФона и непосредственно монтаж оборудования «вышки».

— Когда удастся на 100% покрыть территорию России сотовой связью?

Петр Солодовник

Ежегодно на разных территориях идет развитие: строятся новые кварталы, дороги, производственные предприятия, логистические терминалы. Мы следим за этим процессом и развиваем сеть в соответствии с запросами абонентов.

— В 2011 году я посещал RND-центр* одного из ведущих производителей мобильных устройств. Меня очень впечатлило, что уже тогда в качестве перспективных разработок были продемонстрированы смартфоны с гибкими экранами, встроенными проекторами и прочими на тот момент фантастическими технологиями. На мой вопрос, почему они не выводят это на массовый рынок, коллеги ответили: сам рынок еще не готов, нужно подождать лет 10. Ровно через 10 лет мы увидели смартфоны с гибкими экранами. Поэтому, отвечая на ваш вопрос, предлагаю вместе пофантазировать на этот счет. Уверен, что даже самые смелые фантазии окажутся недалеки от реальности. Но я думаю, что «чипа в голове» все-таки не будет.

— Как будет выглядеть телефон через 30 лет и что он будет уметь?

Евгений Милаев

Впечатляет, правда? Но то ли еще будет!