Від аналогового 1G до NTN: як мобільні мережі вийшли в космос
Історія мобільного зв’язку — від перших «цеглин» і аналогових розмов до 5G та супутникових NTN мереж. Чим відрізняються покоління, як працюють стандарти і чому важливо знати про 3GPP.
Чому всі говорять про «G»?
Щоразу, коли оператори анонсують нову мережу, ми чуємо чарівну букву «G». У масовій уяві вона означає лише «ще швидший інтернет». Але справжній сенс у тому, що кожне покоління мобільних мереж змінювало спосіб, у який ми спілкуємось і навіть живемо. 1G дало нам свободу від дротів. 2G зробило телефон захищеним і доступним. 3G подарувало мобільний інтернет. 4G — світ смартфонів і соціальних мереж. 5G — фундамент для автономних авто та інтернету речей. А тепер з’являється ще й NTN, який розширює зв’язок до космосу.
Це історія еволюції, яка більше схожа на подорож: від перших «цеглин» у руках бізнесменів 80-х до смартфонів, що сьогодні можуть ловити сигнал навіть із орбіти.
1G — аналогові піонери
1980-ті. Телефон у машині чи на плечі був символом статусу. Це було перше покоління, 1G. Його принцип — простий аналоговий сигнал. Голос передавався в ефір так, як він звучав, без жодної «цифри».
Популярні системи мали різні назви: AMPS у США, NMT у Скандинавії, TACS у Британії. Всі вони працювали в діапазоні 450–900 МГц.
Максимальна швидкість даних? Ніякої — 1G передавав тільки голос.
Головна ідея — cellular: кожна вежа покривала свій «стільник», а коли ви їхали — телефон «передавався» далі. Це відкривало шлях до масштабування.
2G — цифрова революція
У 1990-х світ мобільного зв’язку зробив стрибок. Замість шумних аналогових розмов прийшла цифра. Так народилось друге покоління — 2G.
Його головний герой — GSM (Global System for Mobile Communications). Це був стандарт, створений у Європі, але швидко прийнятий у світі. І він уперше задав чіткі правила:
частота розбивається на канали по 200 кГц, кожен — на 8 таймслотів;
розмова шифрується;
мережа має архітектуру з BTS, BSC, MSC, HLR/VLR.
А ще саме тоді з’явилась SIM-карта. Маленький чіп, який став паспортом абонента й дозволив переносити номер між телефонами.
І саме у 2G телефон заговорив «текстами». SMS стали новим способом комунікації. А коли постало питання інтернету — прийшли GPRS і EDGE.
GPRS давав до ~114 кбіт/с.
EDGE — до ~384 кбіт/с.
Дані в 2G спершу передавались як «додаткове навантаження» до голосових каналів. Лише з GPRS та EDGE з’явилась можливість використовувати окремі слот-канали для даних, більш-менш незалежно від голосу.
3G — мобільний інтернет набирає обертів
Початок 2000-х. Світ уже не задовольнявся SMS. Ми хотіли бачити один одного у відеодзвінках, перевіряти пошту «на ходу», слухати музику онлайн. І це принесло третє покоління — 3G.
Стандарти розділились на два табори: UMTS у Європі та Азії, CDMA2000 у США. В основі — WCDMA, яка дозволяла розділяти користувачів за кодами, а не лише за частотами чи слотами.
Частоти: від 850 до 2100 МГц. Канал зазвичай займав 5 МГц.
Швидкості:
базові UMTS — до 384 кбіт/с,
з HSPA — до 14 Мбіт/с,
з HSPA+ — до 42 Мбіт/с.
На відміну від 2G, у 3G дані та голос стали рівноправними: мережа підтримувала одночасний доступ і не «жертвувала» інтернетом заради дзвінка.
Саме 3G дало поштовх першим смартфонам як справжнім кишеньковим комп’ютерам.
4G — LTE і вибух смартфонної культури
2010-ті — це вже інша епоха. YouTube, Instagram, Netflix. Потік відео, соцмереж і месенджерів потребував зовсім іншої мережі. І нею стало четверте покоління — 4G.
Його серце — LTE (Long Term Evolution). Це була мережа, яка нарешті відмовилась від «телефонної логіки» й стала повністю інтернет-орієнтованою. Усе — і дані, і голос — передавалось як IP-трафік через VoLTE.
Технічні трюки LTE:
OFDMA на прийомі (стійкість до перешкод),
SC-FDMA на відправленні (щадне споживання батареї),
MIMO — кілька антен одночасно, щоб витискати більше швидкості.
Швидкість:
LTE — до ~100 Мбіт/с на завантаження і ~50 Мбіт/с на відправлення.
LTE-Advanced — до 1 Гбіт/с.
У 4G голос більше не «від’їдав» частину ресурсу: він був просто IP-сервісом, а дані стали основною сутністю мережі.
Саме тут з’явилась ще одна зміна — перші версії eSIM, коли SIM-карта вже не була фізичним чіпом, а зберігалась у пам’яті телефону. Це відкривало шлях до багатьох профілів на одному пристрої та простішої активації.
4G подарував світ соцмереж і стрімінгу. Смартфон перестав бути телефоном і став вікном у глобальну цифрову екосистему.
5G — новий рівень
Коли у 2020-х запустили 5G, багато хто чекав лише «ще швидше». І швидкість справді зросла — до гігабітів. Але справжня сила 5G у тому, що він гнучкий і універсальний.
5G працює і в знайомих діапазонах до 6 ГГц, і у зовсім нових — міліметрових хвилях (24–100 ГГц), які дають величезні пропускні можливості.
Швидкості:
теоретично — до 10 Гбіт/с,
у реальних мережах — сотні Мбіт до кількох Гбіт/с.
Три основні сервіси:
eMBB — гігабітний інтернет для користувачів;
URLLC — наднадійний зв’язок із мінімальною затримкою (<1 мс);
mMTC — масове підключення сенсорів і пристроїв IoT.
А ще є network slicing — віртуальні «зрізи» мережі. Це як мати кілька різних мереж в одній: одну для відео, другу для сенсорів, третю для екстрених служб.
На відміну від попередніх поколінь, у 5G голос і дані вже повністю інтегровані: фактично мережа не робить різниці між дзвінком, відеострімом чи пакетом даних від сенсора.
5G — це вже не просто «швидкість». Це платформа для нового світу, де мережа підлаштовується під потреби сервісу.
NTN — коли мережа виходить у космос
Новітня історія додає ще одну абревіатуру — NTN (Non-Terrestrial Networks). Це вже не просто «покоління», а логічне розширення.
Схожість і відмінності
Уявіть, що супутник — це ніби «космічна вежа» мобільного оператора. Він теж створює «комірку покриття» і дозволяє абонентам підключатись. Але є й відмінності:
відстань до супутника значно більша, тому затримка більша, ніж у наземних веж;
супутники рухаються (особливо у LEO, на висоті ~500–600 км), тож мережа має враховувати їхню динаміку;
для стабільності потрібні інші алгоритми управління й нові протоколи.
Чому це працює з існуючими телефонами
Секрет у тому, що Starlink Direct-to-Cell, AST SpaceMobile та інші обрали діапазони, які вже узгоджені під мобільний зв’язок (наприклад, діапазони LTE Band 2, 4, 5, 12 тощо). Тому сучасні смартфони можуть підключатися без додаткових антен чи модифікацій.
Діапазон технічних рішень NTN
LEO-супутники — низька затримка (десятки мс), середні швидкості (Мбіт/с).
GEO-супутники — висока затримка (600+ мс), але велике покриття.
HAPS (аеростати, дрони) — проміжний варіант із покриттям регіону.
Майбутнє NTN — комбіновані мережі, які автоматично перемикають користувача між землею, небом і космосом.
І тут важливо: NTN уже не фантастика. Стандарти з’явились у 3GPP Release 17, і перші комерційні сервіси вже тестуються.
Хто визначає правила: 3GPP і Release-и
У всьому цьому калейдоскопі технологій легко загубитися. Саме тому є 3GPP (3rd Generation Partnership Project) — міжнародний консорціум, що визначає стандарти.
3GPP працює «випусками» (Release). Кожен Release — це великий пакет оновлень і нових функцій.
Release 99 — еволюція GSM і перші кроки 3G.
Release 8 — запуск LTE (4G).
Release 15 — офіційний старт 5G.
Release 17 — додавання NTN.
Для користувача ці цифри можуть здаватися бюрократією. Але насправді це — орієнтир: по номеру Release можна зрозуміти, які саме можливості реально підтримує мережа, а які — лише на презентації оператора.
Чому важливо знати цю історію
За 40 років мобільний зв’язок пройшов шлях від аналогового дзвінка «з валізи» до супутникового інтернету у кишені. Кожне покоління не просто пришвидшувало дані, а відкривало новий вимір: від голосу — до текстів, від текстів — до відео, від відео — до глобальних «розумних» сервісів.
І найголовніше: треба знати роль 3GPP і його Release-ів. Бо саме там вирішується, що є «справжнім» LTE чи 5G, коли з’являється NTN і які можливості підкріплені реальними специфікаціями. Release-и — це календар еволюції мобільного світу.
Маючи цю карту, ви вже не загубитесь у «алфавітному супі» технологій. І наступного разу, почувши нову абревіатуру, знатимете, де вона на цій карті й куди веде наступний крок.