Не станем углубляться в историю развития телефонной связи: она интересная, но достаточно запутанная. Причина? Бывает, сложно определить, кто предложил первым ту или иную технологию, давшую очередной импульс.

Первый мобильник и первая сотовая сеть

Потому сразу отправимся в менее отдаленное от нас прошлое, чтобы напомнить о первом «настоящем мобильнике». Это был двухкилограммовый DynaTAC инженера Motorola Мартина Купера, первый звонок по которому совершили 3 апреля 1973 года, то есть более 50 лет назад. Правда, тогда речь шла лишь о демонстрации возможностей, это был, говоря современным стартаперским языком, своего рода Proof of Concept.

На разработку проекта потратили сотню миллионов долларов, и спустя 10 лет, весной 1983 года, миру явили первый коммерчески доступный мобильный телефон — легендарный DynaTAC 8000x. Ну, как доступный: когда он поступил в продажу, цена за него составила $3995 (сегодня это $12,8 тыс. с учетом инфляции). И именно этот телефон получил прозвище «кирпич», хотя он и весил чуть более килограмма.

Незадолго до этого появилась и первая в мире сотовая сеть, разработкой и развертыванием которой занималась японская компания Nippon Telegraph and Telephone (NTT): она и «включила рубильник» в 1979 году. Да, еще до того, как появился первый коммерческий мобильный телефон: инженерам сперва нужно было понять, имеет ли такая сеть смысл и как ее вообще коммерциализировать.

А в начале 80-х годов прошлого века в игру вступили северные страны, среди которых Швеция, Норвегия, Финляндия и другие, которые общими усилиями запустили находившийся длительное время в разработке стандарт Nordic Mobile Telephony — NMT. Очень постепенно мобильные сети расползались по миру, длительное время оставаясь нишевым способом связи — из-за цен и покрытия, а также качества.

Первая в мире сотовая сеть, созданная японской компанией Nippon Telegraph and Telephone (NTT), заработала в 1979 году.

От аналоговой связи к цифровой

В 80-х существовало несколько вариантов сотовых сетей, получивших распространение в разных регионах мира: NMT 450 (затем — NMT 900), American Mobile Phone System (AMPS), Total Access Communication System (TACS) в Англии и C-Netz в Германии. Может, были и другие, но менее раскрученные.

Первое поколение мобильной связи получило обозначение 1G (точно не сразу после появления, но теперь его обычно называют так). Это была аналоговая связь с ее преимуществами и недостатками. Причем последние для нынешнего абонента стали бы непереносимыми. Технология была ориентирована на передачу голоса и сегодня может восприниматься как примитивная: низкое качество, в том числе из-за интерференции, ограниченная емкость сети и почти полное отсутствие безопасности. Впрочем, и тогда уже пробовали привлечь «цифру», но лишь для канала управления всеми этими потоками.

Поворотный момент случился в 1990 году, когда были приняты первые спецификации GSM, а в 1991 году запустили первую коммерческую сеть второго поколения — 2G. Это произошло и благодаря европейским операторам, которые всерьез задумались о создании унифицированного пространства, точнее обязательного общего стандарта. Звучит просто, однако процесс занял много лет, потребовались изменения в законодательстве, которые позволили бы передать под коммерческое применение закрытые для «частников» радиодиапазоны.

GSM — это уже «полностью» цифровой стандарт связи, который позволял перевести в цифру все данные: это сказалось на качестве и емкости сетей, в том числе за счет применения новых способов использования радиочастот, а также безопасности.

А в середине 90-х годов о себе заявила молодая компания Qualcomm, о которой сегодня обычно знают благодаря чипам для смартфонов. Но в то время Qualcomm (с Omninet, с которой объединилась в 1988 году) занималась разработкой технологии CDMA. Развитие сотовых сетей в США и Европе шли несколько разными путями, однако направление выбрали единое.

Благодаря GSM мобильные устройства потеряли в размерах и весе, постепенно связь становилась доступней — как финансово, так и с точки зрения покрытия. Тему подхватили производители электроники, бизнес рос как на дрожжах. Хотя по сегодняшним меркам охват выглядит мизерным: в 1993 году во всем мире насчитывался всего миллион абонентов GSM.

А насколько отличается уровень безопасности при голосовых звонках в 2G-сетях, например, и нынешних? И как это работает?

— В современных сетях (к которым относятся 3G, 4G, 5G) значительно улучшена защита пользовательских данных, включая шифрование личных данных, голосовых вызовов и сообщений. Так, в 3G используется более надежный алгоритм шифрования (A5/3), а в 4G используются современные криптографические методы, такие как AES (Advanced Encryption Standard), которые обеспечивают гораздо более высокий уровень безопасности. Эти системы могут использовать более длинные ключи и более сложные алгоритмы, что делает их взлом гораздо сложнее, — объясняет заместитель генерального директора по техническим вопросам компании A1 Владимир Сачков. — Также в современных сетях улучшены механизмы аутентификации — например, для каждого абонента используются временные идентификаторы, что затрудняет их подделку и предотвращает несанкционированный доступ.

Кроме того, в 4G голосовые звонки всегда передаются через IP-сети (например, с использованием VoLTE), что позволяет применить современные механизмы защиты, включая end-to-end шифрование, где данные защищены на всех этапах передачи, от устройства до устройства.

А что в Беларуси

В Беларусь 2G добрался к концу 90-х, первый игрок на коммерческом GSM-рынке избрал изящный способ продвижения себя, выбрав в качестве названия простое «Мобильная цифровая связь». Тогда, правда, это было по-настоящему дорого — стать обладателем сотового телефона. Приходилось платить за подключение, положить внушительную сумму на счет, купить SIM-карту и пройти через легендарное «тестирование» (это была обязательная процедура по требованию регулятора), о котором новое поколение абонентов и не знает. Выходило чуть меньше 900 долларов в эквиваленте — и это без учета телефона, абонплаты, оплаты собственно разговоров и так далее. Но это другая история.

Первыми доступными у оператора телефонами тогда стали Motorola D520 и D930, затем — v3688. Забавно то, что Motorola D520, например, весил 170 граммов, то есть как средний нынешний смартфон. Но умел лишь звонить, так как сервис SMS появился позже — в 2001-м, что уж говорить о передаче данных (вначале через CSD, потом — GPRS и EDGE). В то же время это уже и не совсем «кирпичи», особенно если сравнивать с NMT-аппаратами.

Качество связи? Его невозможно оценить по памяти, но в анналах истории записано, что на старте в Минске работало всего семь базовых станций, областные центры подключили где-то в 2000-м. Тогда о «чистоте» голоса не особенно задумывались, важнее было оказаться в зоне действия «вышки» и быть достаточно обеспеченным, чтобы платить за удовольствие.

Пришел 3G и UMTS, а за ними и LTE

3G заработал в 2001 году — первую сеть запустил все тот же японский оператор NTT DoCoMo. Преимуществом связи нового поколения стал более «широкий» канал для передачи данных: с одной стороны, это открывало просторы мобильного интернета (хотя до прихода iPhone в 2007-м все шло не слишком бодрыми темпами), с другой — повышало качество связи.

Первая тестовая зона 3G появилась в Беларуси только в 2006 году, на коммерческие рельсы технологию в нашей стране поставили под конец 2009 года.

Процесс оказался долгим из-за необходимости проанализировать загрузку радиочастотного спектра, подготовить документы, провести конкурсы и так далее. А операторам, среди прочего, требовалось учитывать специфику работы широкополосной технологии передачи данных (учитывался не только голос, но и дата, которой, как ожидалось, станет больше). Дополнительное время понадобилось и на то, чтобы белорусские абоненты обзавелись подходящими устройствами: простые звонилки все активней уступали место девайсам новой волны — с большими экранами (а еще цветными и сенсорными).

Звонки в метро и улучшайзеры связи

Попутно операторы продолжили работу над улучшением качества голосовой связи, которая еще длительное время оставалась превалирующей услугой — до появления бесконечного числа мессенджеров.

Причем речь не только о «чистом голосе» без помех, но и о доступности. Сложно сегодня такое представить, но о запуске связи в минском метро общими усилиями белорусские операторы активно заговорили только в 2014 году, сперва его запланировали на 2015-й. Проект реализовывался с помощью излучающих кабелей в перегонах между станциями: в первое время знающие абоненты высматривали их с перрона («О, вот, я его вижу», примерно так до этого «охотились» на новые операторские БС).

Реальность внесла коррективы, мобильные интернет и связь заработали в минском метро только летом 2016 года: сперва между станциями «Малиновка» и «Петровщина», а потом — на остальных, но на сплошное покрытие всеми операторами ушло несколько лет. Интересный факт: в свое время устройство инфраструктуры под землей обошлось на тестовом перегоне в 3—4 раза дороже, чем на ее поверхности, о чем тогда рассказывал начальник управления планирования радио и транспортной сети velcom Сергей Барамыкин.

Onliner, кстати, протестировал голосовую связь и интернет под землей сразу после ее появления там, придя к выводу, что современные мобильники и сеть способны обеспечить качество голосовых вызовов даже в шумном метро (по крайней мере, хватало для фразы «Я в метро, перезвоню»).

Еще одним событием, которое может показаться незначительным сегодня, но нужным в то время, стал запуск технологии Voice HD (которая к тому же работала как в 3G, так и в 2G-сетях). Дело в том, что мобильная связь использует кодеки для «упаковки» звука и не все одинаково хороши. Потому при телефонных разговорах некоторые звуки попросту терялись и имелся шум: наверное, самая близкая аналогия — слегка поцарапанная пластинка. При появлении Voice HD этот момент удалось нейтрализовать.

— В первую очередь за качество передачи голоса по технологии VoLTE отвечают кодеки, используемые для конвертирования и сжатия сигнала. В традиционных сетях из-за ограниченной широты канала приоритет отдается эффективности в ущерб качеству; VoLTE работает на основе IP-сетей, широта канала которых позволяет применять широкополосные кодеки. Тем самым обеспечивается гораздо более высокое качество передачи речи. В частности, используется кодек AMR-WB (Adaptive Multi-Rate Wideband), который поддерживает частотный диапазон до 7 кГц, что улучшает четкость и естественность голоса, — объясняет эксперт. — Кроме того, VoLTE поддерживает механизмы QoS (Quality of Service), которые помогают настраивать приоритизацию различных типов интернет-трафика.

— Следующим шагом в этом направлении стала передача речи по сетям Wi-Fi или VoWiFi (Voice over WiFi). При использовании VoWiFi для передачи голоса служит не мобильное, а Wi-Fi-соединение, а благодаря интеграции с инфраструктурой мобильного оператора абонент продолжает использовать уже имеющийся номер и тарифный план.

Если говорить о появлении возможностей для такого же бесшовного переключения между всеми существующими типами сетей, от мобильной до спутниковой, как это сегодня происходит между 2G/3G и LTE/4G, то в теории в долгосрочной перспективе это возможно. Но полностью бесшовное решение между всеми типами сетей, включая спутниковые, будет зависеть от многих факторов, таких как развитие новых стандартов, улучшение покрытия и уменьшение задержек.

Еще одним «улучшайзером» действительно стала технология VoWiFi. С одной стороны, она позволяет повысить охват голосовой связью (например, в экранированных металлом или зеркальными стеклами помещениях — торговых центрах, офисах, гипермаркетах), с другой — снизить нагрузку на операторскую инфраструктуру.

Так, Wi-Fi Calling появился для белорусских абонентов в 2018 году, а его фишкой стала возможность совершать звонки и отправлять SMS без доступа к мобильной связи. Звучит непонятно, но работает просто: в качестве «базовой станции» в данном случае выступают роутеры или публичные хот-споты «домашнего» оператора, данные передаются по зашифрованному туннелю, а время соединения меньше, чем в мобильной сети. Вероятно, сегодня практически все современные смартфоны поддерживают эту технологию.

И наконец, LTE с его дополнительными преимуществами. Сети четвертого поколения начали разворачивать в 2009 году, к настоящему времени во многих регионах мира 4G вытеснила предшественницу.

В Беларуси же коммерческий вариант LTE Advanced заработал в конце 2015 года, но не одновременно у всех операторов. 4G принесла с собой технологию VoLTE — не сразу, спустя несколько лет после запуска сетей нового поколения. И вновь не слишком заметное, но важное преимущество связано с удобством: VoLTE позволяет пользоваться мобильным интернетом и во время звонка, не обрывая сессию, как до внедрения технологии (до этого при входящем голосовом звонке телефон переключался на сеть 3G). А за счет «ширины» канала скорость передачи данных выше, потому выше и качество связи при стабильном соединении.

И к настоящему времени взгляд на мобильную связь изменился до неузнаваемости: она стала настолько привычной и повседневно важной, что на нее не обращаешь внимания.

Что дальше? Наверное, VoNR, но это уже дело будущего — после запуска в Беларуси сетей 5G.

Тем более, процесс «смены поколений» связи достаточно трудоемкий.

— Это непросто, однако современные технологии позволяют сделать его более легким и управляемым. Действительно, зачастую требуется установка нового оборудования, особенно базовых станций и сетевой инфраструктуры. Но современное оборудование подразумевает и возможность перепрограммирования — обновления программного обеспечения для поддержки новых стандартов связи, а современные сети проектируются с учетом обратной совместимости, что значительно упрощает переход на новые стандарты, — объясняет эксперт.

Такие технологии связи, как 5G, могут показаться несущественными для рядового пользователя - на первых порах. В то же время они создают основу для развития новых сервисов, которые могут изменить многие аспекты повседневной жизни.

— Главное преимущество 5G заключается не в том, насколько быстрее начнут загружаться файлы или открываться страницы. Этот стандарт способен в какой-то мере изменить наш образ жизни в целом, как это 20—30 лет назад сделало само появление мобильной связи, а потом и мобильного интернета, — объясняет эксперт. — Это открывает новые перспективы для использования требовательных к этому параметру технологий — например, для использования приложений виртуальной и дополненной реальности в режиме реального времени. 5G поддерживает подключение огромного количества устройств, что критически важно для промышленного интернета вещей, развития умных городов, беспилотного транспорта, телемедицины (возможности дистанционно получать и оказывать медицинскую помощь, вести мониторинг состояния здоровья пациентов и т. д.) и многих других „технологий будущего“.