2G
2G — второе поколение сотовых сетей, которое внедрялось по всему миру начиная с начала 1990-х годов. Его ключевым отличием от предыдущих мобильных систем, впоследствии получивших название 1G, стало использование цифровых радиосигналов вместо аналоговых для обмена данными между мобильными устройствами и базовыми станциями. Помимо голосовой телефонии, 2G реализовала поддержку передачи данных.
Наиболее распространённой технологией 2G был стандарт GSM, который стал первым глобально принятым каркасом для мобильной связи. К другим 2G-технологиям относятся cdmaOne, ныне неэксплуатируемая цифровая система AMPS (D-AMPS/TDMA), а также японские системы Personal Digital Cellular (PDC) и Personal Handy-phone System (PHS).
Переход к цифровым технологиям позволил реализовать шифрование голосовых вызовов и передачи данных, что существенно повысило безопасность мобильных коммуникаций, а также увеличило ёмкость и эффективность использования частот по сравнению с аналоговыми системами. 2G-сети изначально проектировались для поддержки голосовой связи и службы коротких сообщений (SMS), а ряд последующих усовершенствований, таких как GPRS (Общедоступная пакетная радиосвязь), обеспечили постоянные пакетные сервисы передачи данных, включая электронную почту и ограниченный доступ в интернет. 2G была впоследствии сменена технологией 3G, обеспечившей более высокие скорости передачи данных и расширенные возможности мобильного интернета.
История
В 1990 году инженеры AT&T Bell Labs — Джесси Рассел, Фархад Барзегар и Кан А. Эрияман — подали патентную заявку на цифровой мобильный телефон, поддерживающий передачу цифровых данных. Позднее их патент был процитирован компаниями Nokia и Motorola при разработке цифровых 2G-телефонов[1].
Впервые 2G была коммерчески запущена в 1991 году компанией Radiolinja (ныне — Elisa Oyj) в Финляндии на базе стандарта GSM, определённого ETSI. Ассоциация телекоммуникационной индустрии (TIA) закрепила стандарт cdmaOne (IS-95) для 2G, что привело к 8–10-кратному увеличению вместимости голосовых вызовов по сравнению с аналоговой системой AMPS[2]. Первое внедрение cdmaOne произошло в 1995 году. В Северной Америке преобладали Digital AMPS (IS-54 и IS-136) и cdmaOne (IS-95), однако применялся и GSM. Стандарт PDC был впервые коммерчески запущен 25 марта 1993 года компанией NTT DoCoMo в Японии[3][4].
Поздние версии 2G в семействе GSM, часто называемые 2.5G и 2.75G, включают Общедоступную пакетную радиосвязь (GPRS) и Повышенные скорости передачи данных для GSM (EDGE). GPRS позволяет достичь теоретической максимальной скорости передачи 40 кбит/с (5 кбайт/с), а EDGE увеличивает этот показатель до 384 кбит/с (48 кбайт/с).
Три основных преимущества сетей 2G по сравнению с предшественниками 1G заключались в следующем:
- Цифровое шифрование телефонных разговоров (хотя бы между мобильным телефоном и базовой станцией, но не обязательно по всей сети).
- Значительно более эффективное использование радиочастотного спектра, что позволяет подключать больше пользователей на одну полосу.
- Передача данных для мобильных устройств, начавшаяся с SMS, и развитие мультимедийных сообщений (MMS).
Передача голоса
Для цифровой передачи голоса в сетях 2G (GSM) применялись следующие основные речевые кодеки:
- GSM-FR (Full Rate) — первый цифровой стандарт кодирования речи для GSM, стандартизированный в 1987 году. Битрейт составляет 13 кбит/с[5].
- GSM-EFR (Enhanced Full Rate) — кодек, стандартизированный в 1997 году. Обеспечивает улучшенное качество речи по сравнению с FR, битрейт составляет 12,2 кбит/с[5].
- AMR (Adaptive Multi-Rate) — кодек, стандартизированный в 1998—1999 годах. Поддерживает динамическую адаптацию битрейта (от 4,75 до 12,2 кбит/с) к условиям радиоканала для повышения устойчивости связи[6].
Эволюция GSM 2G
2.5G (GPRS)
2.5G (дословно — «второе с половиной» поколение) — это 2G-системы, которые оснащены пакетной коммутацией параллельно с существующей коммутацией каналов, чаще всего реализуемой через GPRS. Пакетная передача данных с динамическим выделением временных интервалов пользователям увеличивает эффективность работы сети, но не всегда даёт преимущество в скорости: подобные методы, например группировка таймслотов, применяются и в канальных услугах типа Высокоскоростной канальной передачи данных (HSCSD). Теоретическая максимальная скорость передачи данных в сетях GPRS достигает 171,2 кбит/с при использовании 8 таймслотов (схема CS-4), а скорость полезной нагрузки варьируется от 64 до 160 кбит/с[7][8]. Для поддержки пакетной коммутации в архитектуру сети были внедрены новые узлы: SGSN, отвечающий за маршрутизацию пакетов и управление мобильностью, и GGSN, служащий шлюзом во внешние сети[9].
2.75G (EDGE)
Понятие 2.75G обозначает развитие GPRS-сетей до EDGE — технологии, основанной на применении модуляции 8PSK (8-фазная манипуляция). Несмотря на неизменную символьную скорость (270,833 отсчёта в секунду), использование 8PSK позволило каждому символу переносить по 3 бита, существенно повысив эффективность передачи. EDGE (EGPRS или IMT-SC) обратно совместима со стандартом GSM и впервые была внедрена компанией AT&T в США в 2003 году; теоретическая максимальная скорость передачи достигает 473,6 кбит/с при использовании 8 таймслотов и схемы кодирования MCS-9[10]. Спектральная эффективность модуляции 8PSK составляет 3 бит/с/Гц[11]. Сигнал 8PSK не имеет строго постоянной огибающей, что требует использования линейных усилителей мощности в передатчиках[11]. Для обеспечения стабильной связи применяется адаптация канала: на границах соты при слабом сигнале система автоматически переключается с 8PSK на модуляцию GMSK[10][12].
2.875G (Evolved EDGE)
Evolved EDGE (также EDGE Evolution или 2.875G) — модернизированная версия EDGE, внедрённая на поздней стадии эволюции 2G. В то время как базовая EDGE появилась в начале 2000-х, Evolved EDGE внедрялся одновременно с повсеместным распространением 3G (например, HSPA) и накануне появления 4G. Такая синхронизация существенно ограничила его практическое применение.
Evolved EDGE увеличил пропускную способность вплоть до 1 Мбит/с и снизил задержки (до 80 мс) с помощью улучшенных методов модуляции, поддержки двух несущих, двойных антенн и турбо-кодов. Однако, несмотря на технологические преимущества, широкого коммерческого распространения технология не получила, поскольку к моменту её появления большинство операторов уже переходило на UMTS и LTE. В период с 2016 по август 2026 года коммерческих внедрений технологии не зафиксировано[13].
Безопасность
Как устаревший протокол, 2G считается уязвимым[14]: с 2009 года известны способы взлома GSM, реально используемые для совершения преступлений[15][16]. Дыры в 2G cdmaOne были выявлены позднее и менее широко признаны[17]. Безопасность сетей 2G остаётся на критически низком уровне из-за фундаментальных архитектурных недостатков и уязвимостей алгоритмов шифрования[18][19]. Режим A5/0 передаёт данные в открытом виде без шифрования[18]. Основной алгоритм A5/1 уязвим и может быть взломан в реальном времени с использованием «радужных таблиц»[19][20]. Алгоритм A5/2 является умышленно ослабленным, взламывается менее чем за секунду и официально запрещён к использованию с 2006 года[19][18].
В сетях 2G отсутствует двусторонняя аутентификация (устройство не проверяет подлинность сети), что позволяет злоумышленникам использовать поддельные базовые станции (IMSI-catchers). С их помощью осуществляются атаки понижения протокола (глушение 3G, 4G и 5G для принудительного перевода устройства в 2G), подавление шифрования для атак «человек посередине», перехват звонков и SMS, а также скрытое отслеживание местоположения абонента[18][19][20]. Эти уязвимости представляют критическую угрозу не только для смартфонов, но и для M2M-устройств (например, умных счётчиков и систем eCall), которые подвержены перехвату данных и клонированию SIM-карт из-за использования устаревших алгоритмов аутентификации[21][19].
Начиная с Android 12 появилась опция отключения поддержки 2G на устройстве[22]. Аналогично в iOS 16 можно запретить доступ к сетям 2G при включённом режиме «Изолирования»[23]. В Android 16 появились дополнительные функции защиты: система Network Notifications предупреждает пользователя о подключении к незашифрованной сети или запросе сетью идентификаторов устройства, а также добавлена возможность принудительной блокировки 2G на уровне модема для предотвращения атак с понижением стандарта связи[24][25].
Вывод из эксплуатации
2G (в значении GSM и cdmaOne) вытесняется более современными технологиями: 3G (UMTS / CDMA2000), 4G (LTE / WiMAX) и 5G (5G NR). Несмотря на это, сети 2G в большинстве регионов мира всё ещё доступны (по состоянию на 2023 год), кроме ряда операторов в Северной Америке, Восточной Азии и Австралии[26][27].
Многие современные устройства с поддержкой LTE могут переключаться на 2G для осуществления звонков, что важно для сельской местности, где более новые поколения недоступны[28]. В ряде стран приоритет отдаётся отключению 3G, а не 2G — например, Vodafone прекратил работу 3G по всей Европе в 2020 году, сохранив 2G как резервную услугу[29]. В США T-Mobile официально завершил работу своей сети 2G GSM 3 августа 2026 года, что ознаменовало окончательный конец эры 2G для крупных сотовых операторов в стране[30][31].
Отказы от 2G в США, Японии, Австралии и других странах осуществляются для высвобождения спектра под новые поколения (например, 4G, 5G)[32][33]. В рамках рефарминга частот сети 2G в диапазонах 900 МГц и 1800 МГц заменяются технологиями 4G (LTE) и 5G. На практике диапазон 1800 МГц зачастую полностью перераспределяется под стандарт LTE, тогда как в диапазоне 900 МГц часть частотной ёмкости обычно сохраняется для обеспечения базовой голосовой связи в 2G[34][35].
Критика
В ряде стран (включая Великобританию) 2G по‑прежнему используется для бюджетных телефонов и устройств интернета вещей (IoT) — например, «умных» счётчиков, eCall и автомобильных трекеров — чтобы избежать высоких патентных сборов за более современные технологии. Полное отключение 2G может оставить уязвимые группы населения без элементарной возможности связи, что может привести к опасным последствиям. Критические службы в Европе (например, eCall) сильно зависят от сетей 2G, в связи с чем Европейская комиссия рекомендует сохранять как минимум одну сеть до 2030 года[36][37]. Полное отключение 2G-инфраструктуры ожидается не ранее 2031 года, при этом предусмотрена миграция устройств на технологии LTE-M и NB-IoT[38].
Сети 2G по странам
- Австралия: сети отключены в 2016—2018 годах[39][40].
- Великобритания: отключение сетей EE и O2 запланировано на 2029 год, Vodafone — на 2030 год[41][42].
- Германия: отключение сети Vodafone запланировано на 2028 год[43].
- Индия: сети эксплуатируются[44].
- Испания: отключение сети Vodafone запланировано на конец 2026 или начало 2027 года[45].
- Канада: сети отключены в 2017—2021 годах[46].
- Китай: планируется отключение по всей стране[44] (в Гонконге отключение завершено в июне 2026 года[39]).
- Франция: отключение сети Orange запланировано на 20 октября 2026 года.