Сети LTE: структура и принцип работы. Виды мобильного интернета — расшифровка аббревиатур Где работает 4g

Современные технологии, в частности развитие интернета и беспроводной связи, неузнаваемо преобразили мир. Население пользуется не только свободным доступом к всевозможной информации, но также и уникальными возможностями для общения и веселого проведения досуга. При этом огромное значение имеет уровень качества подключения к интернету, а также скорость передачи данных. И в наше время развитие этих технологий дошло до небывалых высот. Не смотря на повсеместное внедрение нового поколения связи, все еще мало кто знает, что значит 4G.

1. Что такое 4G

4G в переводе с английского означает – четвертое поколения. Это перспективное поколение беспроводной связи, которое обладает высокой скоростью передачи данных, а также более высоким качеством голосовой связи. К данному поколению связи относятся такие перспективные технологии, которые предоставляют скорость передачи данных по беспроводной сети не менее 10 Мбит/с движущимся пользователям. И так, что означает 4G? Это четвертое поколение мобильной связи, обладающее массой неоспоримых преимуществ.

По результатам исследований и многочисленных оценок различных технологий широкополосной связи 4G, которая известна под названием IMT-Advenced. По результатам оценок только двум технологиям было присвоено официальное звание IMT-Advenced. Это перспективные технологии LTE-Advenced, а также WirelessMAN-Advenced. Именно эти две технологии на сегодняшний день попадают под стандарт 4G – четвертого поколения беспроводной связи.

2. Как работает 4G

Системы связи 4G основываются на пакетных протоколах передачи данных. Для передачи информации в данной технологии используется протокол IPv4, однако в будущем планируется возможность поддержки протокола IPv6.

Современная технология 4G имеет огромнейшее значение в предоставлении широкополосного доступа к интернету в сельской местности, так как более оправдано установить одну станцию 4G, нежели провести оптоволоконную связь. Одна станция способна обеспечить высокоскоростную связь на десятки километров.

3. Преимущества 4G

На сегодняшний день весьма сложно оценить преимущества высокоскоростной связи четвертого поколения, так как они весьма многочисленны. Используя такие технологии, пользователям становятся доступны огромнейшие объемы всевозможной информации. В прошлое уходит необходимость ожидания открытия сложных и потребительных веб-страниц, а также длительное ожидание скачивания достаточно большого файла, такого как фильм и т.п.

Именно высокая скорость передачи данных по беспроводной сети, а также высокое качество голосовой связи – это и есть основные преимущества четвертого поколения мобильной связи 4G. Это в свою очередь влечет за собой повышение удобства и существенную экономию времени, что является главным требованием пользователей. Помимо этого, мобильная связь 4G предоставляет возможность пользователям выходить в интернет абсолютно в любом месте (где есть покрытие 4G) и в любое время.

Благодаря внедрению технологии четвертого поколения беспроводной связи пользователям станет доступным интернет-телевидение в высоком качестве (HD). Помимо этого люди смогут создавать видеозвонки, а также видеоконференции. Поддержка 4G мобильными устройствами открывает массу новых возможностей.

4. ЧТО ТАКОЕ 4G LTE: Видео

Благодаря таким технологиям многие люди смогут дистанционно выполнять некоторые действия. К примеру, врачи смогут управлять роботизированными операционными, будучи на другом континенте.

В наши дни существует несколько технологий, которые претендуют на звание четвертого поколения мобильной связи. Это такие технологии как:

• TD-LTE;
• Mobile WiMAX;
• HSPA+.

Несмотря на такое разнообразие, большинство мобильных операторов выбирают именно технологию LTE, и именно эта технология и развивается в России и Украине. В настоящий момент скорость передачи данных в сетях 4G на основе технологии LTE составляет около 30 Мбит/с, однако в будущем этот показатель планируется повысить до 300 Мбит/с.

Связь 4G – это будущее беспроводных сетей. Многие пользователи уже сегодня имеют возможность ощутить все преимущества данной технологии на себе. При этом, попробовав один раз 4G, уже никогда не захочется возвращаться к 3G и такому медленному соединению.

Постепенно сети 4G становятся такими же привычными, как и 3G, а мобильный интернет неотъемлемой частью современного пользователя смартфона или иного мобильного устройства. В настоящее время мобильная сеть помогает нам пользоваться всевозможными , ориентироваться на местности, читать новости и общаться. Много реже мы можем позволить себе скачивать аудио- и видео файлы. Современные онлайн-сервисы требуют быстрого развития беспроводных технологий, увеличения их скоростей и качества обслуживания. Последним и самым совершенным из внедренных стандартов мобильной связи на сегодняшний день является технология LTE, которая относится к четвертому поколению сотовой связи (4G) и предоставляет передачу данных со скоростью до 100 Мбит/с. Благодаря 4G мы уже можем пользоваться YouTube и смотреть ролики в HD качестве. В идеальных условиях скорость сетей LTE сравнима с проводным подключением. В скором времени должно выйти и улучшение LTE — LTE Advanced со скоростью 300 Мбит/с. К примеру 1,5 Гбайта данных будут качаться за минуту. Основное преимущество новейших поколений сотовой связи - повышение скорости передачи данных в условиях перегруженных диапазонов радиочастот. В этом частотном спектре работают не только сотовые операторы, но и ТВ-компании, провайдеры спутниковой связи, а также около десятка разных телекоммуникацион­ных бизнесов. LTE дает возможность более эффективно использовать радиодиапазон и предоставляет доступ к современным сервисам большему числу пользователей одновременно.

Технически доступная скорость - до 74 Мбит/с, но по факту она будет ниже в зависимости от места приема сигнала, загруженности сети и производительности вашего мобильного устройства (ограничение скорости из-за возможностей процессора). Скорости 74 Мбит/с вам удастся добиться лишь вблизи базовых станций, а в Москве при обычной загрузке сети средняя скорость составит от 10-20 Мбит/с.

Переход на LTE стандарт

Переход на LTE влечет за собой покупку новых моделей мобильных устройств, так как в старых смартфонах и планшетах нельзя использовать для поколения 4G уже имеющиеся слоты для 3G SIM карт. Вам придется выбрать новый гаджет из официально представленных в России LTE-устройств, так как неофициально поставляемое оборудование может блокироваться оператором или не поддерживаться диапазон частот. Затем понадобится поменять у оператора (бесплатно) свою SIM-карту на ту, что поддерживает LTE. При этом, возможно, придется переподключить мобильный интернет-банкинг и некоторые другие сервисы, где использовалась мобильная авторизация.

Выбор оператора и тарифа

Технология LTE для передачи голоса (Voice over LTE) в России до сих пор недоступна, а что касается доступа в Интернет, то здесь мобильный оператор «Скартел» предлагает уникальные безлимитные тарифы. Самый доступный тариф начинается от 400 рублей/месяц при максимальной скорости 512 кбит/с. Цена наиболее дорогого составляет 1400 рублей в месяц в Москве и Петербурге и 850 рублей в месяц в регионах. Здесь предлагается скорость до 20 Мбит/с. Абонентам «Скартела» можно как угодно часто менять тарифный план, а при отсутствии средств на счете можно пользоваться бесплатным доступом в Интернет на скорости до 64 кбит/с.

У «МегаФона» в LTE-сети трафик лимитирован: до 40 Гбайт в месяц (по 20 Гбайт днем и ночью). Для работы с LTE необходимо подключить опцию для передачи данных с абонентской платой от 1000 до 3000 рублей в месяц. Существуют ограничения и по скорости: максимальная скорость в недорогих LTE-опциях ограничена 10 Мбит/с, а вот в дорогих тарифах пределов по скорости нет, по сравнению со «Скартел».

LTE-сеть в Москве предоставляет и МТС. Тарифы этой компании несколько комфортнее, чем у «МегаФона»: абонентская плата составляет от 500 до 1400 рублей в месяц, максимальный объем трафика - от 4 до 25 Гбайт, а скорость при этом не ограничена. Однако зона покрытия сети МТС несколько ниже, чем у «МегаФона»/«Скартела».

В Москве также функционирует и 4G сеть «Билай­на», на очереди ее запуск в Санкт-Петербурге. Для ее подключения потребуется получить USIM-карту с поддержкой LTE. Покрытие 4G сети «Билайна» в Москве больше, чем у МТС, но меньше, чем у «МегаФона».

Выбор устройств с поддержкой 4G

Первоначальные проблемы совместимости устройств с российскими LTE-сетями, как были ранее, сейчас практически решены и российским пользователям доступен неплохой выбор гаджетов: около 30 устройств с поддержкой LTE, подавляющее большинство которых - это модемы и смартфоны.

Компания «Скартел» предлагает пользователям фирменный USB-модем и карманный Wi-Fi-роутер с поддержкой LTE, а также интернет-центр для подключения нескольких устройств. Стоимость аппаратов составляет 3000, 5000 и 6000 рублей соответственно. В роутере есть SIM-карта, но использовать ее в другом устройстве нельзя. Также компания рекомендует ряд моделей ноутбуков Sony VAIO со встроенными LTE-модулями.

«Мегафон» сначала предлагал только USB-модем за 3000 рублей. Сейчас вы можете получить его бесплатно, но при этом нужно оплатить два месяца доступа к LTE- интернету. По размерам модем гораздо больше, чем аналог от «Скартел», но зато обеспечивает работу как в сетях LTE, так и в 3G и GSM. Чуть позже появился и карманный Wi-Fi-роутер стоимостью 4500 рублей, опять-таки с поддержкой как LTE, так и предшествующих технологий. «Мегафон» обеспечивает абонентам значительно большую зону покрытия. Кроме того, модем от «МегаФона» поддерживает обе разновидности LTE - FDD и TDD.

Стоит отметить, что за счет использования полноценных SIM-карт спектр доступного пользователям «МегаФона» абонентского LTE-оборудования постоянно расширяется. Так, «Мегафон» представила планшет Samsung Galaxy Tab 8.9 и смартфон Samsung Ga­laxy S III LTE. Список телефонов, поддерживающих LTE-FDD в диапазоне 2,5-2,7 ГГц, также увеличивается: HTC Evo 4G, Sony Xperia ion, Nokia Lumia 900 и iPhone 5c/5s.

МТС использует технологию TDD, а ассортимент ее абонентского оборудования ограничен USB-модемом и карманным Wi-Fi-роутером производства Huawei. Стоимость устройств составляет 2000 и 4800 рублей соответственно. В прошлом году в Москве компания МТС развернула еще и сеть LTE-FDD.

• Apple iPad Air
• Apple iPhone 5s
• Sony Xperia Tablet Z
• Sony Xperia Z
• LG G2
• Nokia Lumia 925, 1020 и 1520
• Samsung Ga­laxy S III LTE
• HTC One
• Samsung Galaxy S4
• BlackBerry Q10
• HTC One Mini
• Samsung Galaxy S4 Mini

Мобильные роутеры

«Мегафон Space» является удобным устройством для домашнего или офисного использования в местах, где нельзя организовать проводное подключение к Интернету. К одному роутеру можно подсоединить по Wi-Fi до 32 устройств, телефон через VoIP - и при этом оставаться на связи со скоростью LTE- Advanced (до 300 Мбит/с). Цена устройства кусается и составляет 12000 руб.

4G Модем Huawei E392 можно купить отдельно, без привязки к оператору связи. Но выгодней взять брендированное устройство от МТС. Стоит отметить, что модем работает как в диапазоне FDD, так и TDD. Также он обладает слотом для карт памяти microSD и невысокой ценой в 900 рублей.

4G Wi-Fi роутер от МТС идет в комплекте с тарифным планом «МТС Коннект-4». Оригинальное название устройства — Huawei E5776s-22. Он способен переключаться между стандартами 2G/3G/4G и раздавать интернет десяти пользователям. В зависимости от количества подключившихся время автономной работы может составлять до десяти устройств.

Стандарт LTE и его разновидности: LTE Advanced

Пока сети LTE только разворачиваются, некоторые операторы тестируют новую технологию - LTE Advanced. Оператор «Скартел» создал в Москве две опытные зоны LTE Advanced. Скорость в этой сети может достигать 300 Мбит/с. Но основное преимущество данной технологии - возможность для оператора совместно использовать различные участки частот из различных диапазонов общей шириной до 100 МГц. Правда, абонентских устройств для этого стандарта в продаже пока еще нет.

Две разновидности LTE: FDD и TDD

Особенность LTE - широкий набор диапазонов. В то же время описание стандарта указывает, какие участки каждого диапазона можно использовать и под какую из двух его разновидностей.

Frequency-Division Duplexing (FDD) означает, что частоты для приема и передачи должны быть разнесены между нижним и верхним участками диапазона. Например, в диапазоне 2,5-2,7 ГГц разница между такими участками должна составлять 120 МГц. Time-Division Duplex (TDD) предполагает, что прием и передача осуществляются на одной частоте с разделением по времени - в таком случае частоты должны находиться в центре диапазона. Это две принципиально разные версии LTE, которые влияют на абонентское и операторское оборудование и, как следствие, на распространенность того или иного варианта LTE в России.

Трудно в это поверить, но когда-то мобильные телефоны действительно называли «телефонами», не смартфонами, не суперфонами… Они входят в ваш карман и могут делать звонки. Вот и все. Никаких социальных сетей, обмена сообщениями, загрузки фотографий. Они не могут загрузить 5-Мегапиксельную фотографию на Flickr и, конечно же, не могут превратиться в беспроводную точку доступа.

Конечно, те мрачные дни уже далеко позади, но по всему миру продолжают появляться перспективные беспроводные высокоскоростные сети передачи данных нового поколения, и многие вещи начинают казаться запутанными. Что же такое «4G»? Это выше, чем 3G, но означает ли, что лучше? Почему все четыре национальных оператора США неожиданно называют свои сети 4G? Ответы на эти вопросы требуют небольшой экскурсии в историю развития беспроводных технологий.

Для начала, «G» означает «поколение», поэтому когда вы слышите, что кого-то относят к «сети 4G», это означает, что они говорят о беспроводной сети, построенной на основе технологии четвертого поколения. Применение определения «поколения» в данном контексте приводит ко всей той путанице, в которой мы попробуем разобраться.

1G

История начинается с появления в 1980-х годах нескольких новаторских сетевых технологий: AMPS в США и сочетание TACS и NMT в Европе. Хотя несколько поколений услуг мобильной связи существовали и раньше, тройка AMPS, TACS и NMT считается первым поколением (1G), потому что именно эти технологии позволили мобильным телефонам стать массовым продуктом.

Во времена 1G никто не думал об услугах передачи данных - это были чисто аналоговые системы, задуманные и разработанные исключительно для осуществления голосовых вызовов и некоторых других скромных возможностей. Модемы существовали, однако из-за того, что беспроводная связь более подвержена шумам и искажениям, чем обычная проводная, скорость передачи данных была невероятно низкой. К тому же, стоимость минуты разговора в 80-х была такой высокой, что мобильный телефон мог считаться роскошью.

Отдельно хочется упомянуть первую в мире автоматическую систему мобильной связи «Алтай», которая была запущена в Москве в 1963 году. «Алтай» должен был стать полноценным телефоном, устанавливаемым в автомобиле. По нему просто можно было говорить, как по обычному телефону (т.е. звук проходил в обе стороны одновременно, т.н. дуплексный режим). Чтобы позвонить на другой «Алтай» или на обычный телефон, достаточно было просто набрать номер - как на настольном телефонном аппарате, без всяких переключений каналов или разговоров с диспетчером. Аналогичная система в США, IMTS (Improved Mobile Telephone Service), была запущена в опытной зоне на год позже. А коммерческий ее запуск состоялся лишь в 1969 году. Между тем в СССР к 1970 году «Алтай» был установлен и успешно работал уже примерно в 30 городах. Кстати, в Воронеже и Новосибирске система действует до сих пор.

2G

В начале 90-х годов наблюдается подъем первых цифровых сотовых сетей, которые имели ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми системами. Улучшенное качество звука, бОльшая защищенность, повышенная производительность - вот основные преимущества. GSM начал свое развитие в Европе, в то время как D-AMPS и ранняя версия CDMA компании Qualcomm стартовали в США.

Эти зарождающиеся 2G стандарты пока не имеют поддержки собственных, тесно интегрированных, услуг передачи данных. Многие из таких сетей поддерживают передачу коротких текстовых сообщений (SMS), а также технологию CSD, которая позволила передавать данные на станцию в цифровом виде. Это фактически означало, что вы могли передавать данные быстрее - до 14,4 кБит/с, что было сравнимо со скоростью стационарных модемов в середине 90-х.

Для того, чтобы инициировать передачу данных с помощью технологии CSD, необходимо было совершить специальный «вызов». Это было похоже на телефонный модем - вы или были подключены к сети, или нет. В условиях того, что тарифные планы в то время измерялись в десятках минут, а CSD была сродни обыкновенному звонку, практической пользы от технологии почти не было.

2.5G

Появление сервиса «General Packet Radio Service» (GPRS) в 1997 году стало переломным моментом в истории сотовой связи, потому что он предложил для существующих GSM сетей технологию непрерывной передачи данных. С использованием новой технологии, вы можете использовать передачу данных только тогда, когда это необходимо - нет больше глупой CSD, похожей на телефонный модем. К тому же, GPRS может работать с большей, чем CSD, скоростью - теоретически до 100 кБит/с, а операторы получили возможность тарифицировать трафик, а не время на линии.

GPRS появился в очень подходящий момент - когда люди начали непрерывно проверять свои электронные почтовые ящики.

Это нововведение не позволило добавить единицу к поколению мобильной связи. В то время, как технология GPRS уже была на рынке, Международный Союз Электросвязи (ITU) составил новый стандарт - IMT-2000 - утверждающий спецификации «настоящего» 3G. Ключевым моментом было обеспечение скорости передачи данных 2 МБит/с для стационарных терминалов и 384 кБит/с для мобильных, что было не под силу GPRS.

Таким образом, GPRS застрял между поколениями 2G, которое он превосходил, и 3G, до которого не дотягивал. Это стало началом раскола поколений.

3G, 3.5G, 3.75G… и 2.75G тоже

В дополнение к вышеупомянутым требованиям к скорости передачи данных, спецификации 3G призывали обеспечить легкую миграцию с сетей второго поколения. Для этого, стандарт, называемый UMTS стал топовым выбором для операторов GSM, а стандарт CDMA2000 обеспечивал обратную совместимость. После прецедента с GPRS, стандарт CDMA2000 предлагает собственную технологию непрерывной передачи данных, называемую 1xRTT. Смущает то, что, хотя официально CDMA2000 является стандартом 3G, он обеспечивает скорость передачи данных лишь немногим больше, чем GPRS - около 100 кБит/с.

Стандарт EDGE - Enhanced Data-rates for GSM Evolution - был задуман как легкий способ операторов сетей GSM выжать дополнительные соки из 2.5G установок, не вкладывая серьезные деньги в обновление оборудования. С помощью телефона, поддерживающего EDGE, вы могли бы получить скорость, в два раза превышающую GPRS, что вполне неплохо для того времени. Многие европейские операторы не стали возиться с EDGE и были приверженцами внедрения UMTS.

Итак, куда же отнести EDGE? Это не так быстро, как UMTS или EV-DO, так что вы можете сказать, что это не 3G. Но это явно быстрее, чем GPRS, что означает, что она должна быть лучше, чем 2.5G, не так ли? Действительно, многие люди назвали бы EDGE технологией 2.75G.

Спустя десятилетие, сети CDMA2000 получили обновление до EV-DO Revision A, которая предлагает немного более высокую входящую скорость и намного выше исходящую скорость. В оригинальной спецификации, которая называется EV-DO Revision 0, исходящая скорость ограничена на уровне 150 кБит/с, новая версия позволяет делать это в десять раз быстрее. Таким образом, мы получили 3.5G! То же самое для UMTS: технологии HSDPA и HSUPA позволили добавить скорость для входящего и исходящего траффика.

Дальнейшие усовершенствования UMTS будут использовать HSPA+, dual-carrier HSPA+, и HSPA+ Evolution, которые теоретически обеспечат пропускную способность от 14 МБит/с до ошеломительных 600 МБит/с. Итак, можно ли сказать что мы попали в новое поколение, или это можно назвать 3.75G по аналогии с EDGE и 2.75G?

4G - кругом обман

Подобно тому, как было со стандартом 3G, ITU взяла под свой контроль 4G, привязав его к спецификации, известной как IMT-Advanced. Документ призывает к скорости входящих данных в 1 ГБит/с для стационарных терминалов и 100 МБит/с для мобильных. Это в 500 и 250 раз быстрее по сравнению с IMT-2000. Это действительно огромные скорости, которые могут обогнать рядовой DSL-модем или даже прямое подключение к широкополосному каналу.

Беспроводные технологии играют ключевую роль в обеспечении широкополосного доступа в сельской местности. Это более рентабельно - построить одну станцию 4G, которая обеспечит связь на расстоянии десятков километров, чем покрывать сельхозугодья одеялом из оптоволоконных линий.

К сожалению, эти спецификации являются настолько агрессивными, что ни один коммерческий стандарт в мире не соответствует им. Исторически сложилось, что технологии WiMAX и Long-Term Evolution (LTE), которые призваны добиться такого же успеха как CDMA2000 и GSM, считаются технологиями четвертого поколения, но это верно лишь отчасти: они оба используют новые, чрезвычайно эффективные схемы мультиплексирования (OFDMA, в отличие от старых CDMA или TDMA которые мы использовали на протяжении последних двадцати лет) и в них обоих отсутствует канал для передачи голоса. 100 процентов их пропускной способности используется для услуг передачи данных. Это означает, что передача голоса будет рассматриваться как VoIP. Учитывая то, как сильно современное мобильное общество ориентировано на передачу данных, можно считать это хорошим решением.

Где WiMAX и LTE терпят неудачу, так это в скорости передачи данных, у них эти значения теоретически находятся на уровне 40 МБит/с и 100 МБит/с, а на практике реальные скорости коммерческих сетей не превышают 4 МБит/с и 30 МБит/с соответственно, что само по себе очень неплохо, однако не удовлетворяет высоким целям IMT-Advanced. Обновление этих стандартов - WiMAX 2 и LTE-Advanced обещают сделать эту работу, однако она до сих пор не завершена и реальных сетей, которые их используют, по-прежнему не существует.

Тем не менее, можно утверждать, что оригинальные стандарты WiMAX и LTE достаточно отличаются от классических стандартов 3G, чтобы можно было говорить о смене поколений. И действительно, большинство операторов по всему миру, которые развернули подобные сети, называют их 4G. Очевидно, это используется в качестве маркетинга, и организация ITU не имеет полномочий противодействовать. Обе технологии (LTE в частности) скоро будут развернуты у многих операторов связи по всему миру в течение нескольких следующих лет, и использование названия «4G» будет только расти.

И это еще не конец истории. Американский оператор T-Mobile, который не объявлял о своем намерении модернизировать свою HSPA сеть до LTE в ближайшее время, решил начать брендинг модернизации до HSPA+ как 4G. В принципе, этот шаг имеет смысл: 3G технология в конечном счете может достигнуть скоростей, больших, чем просто LTE, приближаясь к требованиям IMT-Advanced. Есть много рынков, где HSPA+ сеть T-Mobile быстрее, чем WiMAX от оператора Sprint. И ни Sprint, ни Verizon, ни MetroPCS - три американских оператора с живой WiMAX/LTE сетью - не предлагают услуги VoIP. Они продолжают использовать свои 3G частоты для голоса и будут делать это еще в течении некоторого времени. Кроме того, T-Mobile собирается обновиться до скорости 42 МБит/с в этом году, даже не касаясь LTE!

Возможно, именно этот шаг T-Mobile вызвал глобальное переосмысление того, что же на самом деле означает «4G» среди покупателей мобильных телефонов. AT&T, которая находится в процессе перехода на HSPA+ и начнет предлагать LTE на некоторых рынках в конце этого года, называет обе эти сети 4G. Таким образом, все четыре национальных оператора США украли название «4G» у ITU - они его взяли, убежали с ним и изменили.

Выводы

Итак, что же это все нам дает? Похоже, операторы выиграли эту битву: ITU недавно отступил, заявив, что термин 4G «может быть применен к предшественникам этой технологии, LTE и WiMAX, а также другим эволюционировавшим 3G технологиям, обеспечивающим существенное повышение производительности и возможностей по сравнению с начальной системой третьего поколения». И в некотором смысле мы считаем, что это справедливо - никто не будет спорить, что так называемые «4G» сети сегодня напоминают сети 3G 2001 года. Мы можем передавать потоковое видео очень высокого качества, загружать большие файлы в мгновение ока и даже, в определенных условиях, использовать некоторые из этих сетей как замену DSL. Это звучит как скачок поколений!

Не известно, будут ли WiMAX 2 и LTE-Advanced называться «4G» к тому времени, когда они станут доступны, но думаю, что нет - возможности этих сетей будут сильно отличаться от сетей 4G, которые существуют сегодня. И давайте быть честными: отделы маркетинга не испытывают недостатка в названиях поколений.

UPDATE: Добавлена информация о системе мобильной связи «Алтай».

Сотовые сети стандарта GSM по своей структуре изначально не были предназначены для мобильного интернета. Соответственно, в наши дни операторы сотовой связи вынуждены с целью удовлетворения потребностей населения вкладывать огромные деньги в модернизацию своих сетей до 3G (UMTS), а теперь уже и до 4G (LTE). Само собой, данные капиталовложения сотовые компании щедро заимствуют из наших с вами карманов, однако их работа тоже при этом весьма не легка.

Сейчас, когда внедрение сетей третьего поколения еще до конца в России не закончено, операторы уже приступили к работе над сетями следующего поколения - 4G или LTE.

На фото первая базовая станция LTE от Yota в Сочи:

Сам термин LTE расшифровывается как Long Term Evolution и в переводе на русский означает «долгосрочная эволюция». Длительное время на роль связи 4G претендовал стандарт WiMAX, однако впоследствии был отодвинут на задний план как менее востребованный вариант быстрого беспроводного интернета.

LTE является следующим после 3G поколением мобильной связи и работает на базе IP-технологий. Основное отличие LTE от предшественников - высокая скорость передачи данных. Теоретически она составляет до 326,4 Мбит/с на прием (download) и 172,8 Мбит/с на передачу (upload) информации. При этом в международном стандарте указаны цифры в 173 и 58 Мбит/с, соответственно. Данный стандарт связи четвертого поколения разработало и утвердило Международное партнерское объединение 3GPP.

Система кодирования последнего поколения - OFDM

Давайте разберемся, в чем же состоит главная особенность стандарта LTE. Так же как и в сетях 3G главным звеном в LTE можно назвать технологию кодирования и передачи данных OFDM-MIMO.

OFDM расшифровывается как Orthogonal Frequency-division Multiplexing и по-русски означает ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием. Это цифровая схема модуляции, использующая близко расположенные друг от друга ортогональные поднесущие в большом количестве. Все поднесущие моделируются по стандартной схеме модуляции, такой как квадратурная амплитудная модуляция на небольшой символьной скорости с соблюдением общей скорости передачи данных, как и в простых схемах модуляции одной несущей в этой же самой полосе пропускания. В действительности сигналы OFDM генерируются благодаря применению "Быстрого преобразования Фурье".

Данная технология описывает направление сигнала от базовой станции (БС) к вашему мобильному телефону. Что же касается обратного пути сигнала, т.е. уже от телефонного аппарата к базовой станции, техническим разработчикам пришлось отказаться от системы OFDM и воспользоваться другой технологией под названием SC-FDMA. В расшифровке она читается как Single-carrier FDMA и в переводе означает мультиплексирование на одной несущей. Смысл ее в том, что при сложении большого количества ортогональных поднесущих образуется сигнал с большим пик-фактором (отношением амплитуды сигнала к своему среднеквадратичному значению). Для того чтобы такой сигнал мог передаваться без помех необходим высококлассный и довольно дорогой высоколинейный передатчик.

Именно это устройство создало некоторые сложности с получением лицензии на территории России под сети LTE. И, тем не менее, как обычно бывает в нашей стране, несмотря на искусственно созданные сложности, Минкомсвязи России признал перспективным направлением развития сотовых сетей именно стандарт LTE. Однако при проведении тендера на распределение часто 2,3 - 2,4 ГГц в 40 регионах Российской Федерации методом радиодоступа была указана лишь технология OFDMA, что исключает, непосредственно, LTE, т.к. в последнем случае кроме OFDMA необходимо еще и SC-FDMA. Из этого в очередной раз следует полная некомпетентность российских чиновников в тех вопросах, которыми они занимаются.

MIMO - Multiple Input Multiple Output - представляет собой технологию передачи данных с помощью N-антенн и приема информации M-антеннами. При этом принимающие и передающие сигнал антенны разнесены между собой на такое расстояние, чтобы получить слабую степень корреляции между соседними антеннами.

Положение LTE в эфире

На данный момент под сети 4G уже зарезервированы диапазоны частот. Наиболее приоритетными принято считать частоты в районе 2,3 ГГц. Здесь главным примером является Китай со своим сотовым оператором China Mobile, уже выделившим нужный частотный диапазон и проводящий тестовое вещание. С учетом огромного объема местного потребления сотовой связи использование данной частоты обречено на успех и преобладание в Китае.

Другой перспективный диапазон частот - 2,5 ГГц применяется в США, Европе, Японии и Индии. Имеется еще частотная полоса в районе 2,1 ГГц, но она сравнительно небольшая - доступны лишь 15 МГц в диапазоне 2,1 ГГц, а большинство европейских мобильных операторов ограничивают в этом диапазоне полосы до 5 МГц. В будущем, скорее всего, наиболее используемым будет частотный диапазон 3,5 ГГц. Это связано с тем, что на данных частотах в большинстве стран уже используются сети беспроводного широкополосного доступа в интернет и благодаря переходу в LTE операторы получат возможность вновь применять свои частоты без необходимости приобретения новых дорогих лицензий. В случае необходимости под сети LTE могут быть выделены и другие диапазоны частот.

В отношении используемых полос частот и методов распределения в LTE все довольно непонятно и противоречиво, т.к. сам стандарт достаточно гибкий. В разных структурах сети четвертого поколения могут базироваться на полосах частот в диапазоне от 1,4 до 20 МГц, в отличие от фиксированных 5 МГц в 3G (UMTS). Также имеется возможность применения как временного разделения сигналов TDD (Time Division Duplex - дуплексный канал с временным разделением), так и частотного - FDD (Frequency Division Duplex - дуплексный канал с частотным разделением). Например, сеть LTE, строящаяся в Китае, стандарта TD-LTE.

Зона обслуживания базовой станции сети LTE может быть разной. Обычно она составляет около 5 км, но в ряде случаев она может быть увеличена до 30 и даже 100 км, в случае высокого расположения антенн (секторов) базовой станции.

Другое позитивное отличие LTE - большой выбор терминалов. Помимо сотовых телефонов, в сетях LTE будут использоваться многие другие устройства, такие как ноутбуки, планшетные компьютеры, игровые устройства и видеокамеры, снабженные встроенным модулем поддержки сетей LTE. А так как технология LTE обладает поддержкой хендовера и роуминга с сотовыми сетями предыдущих поколений, все данные устройства смогут работать и в сетях 2G/3G.

Структура сетей четвертого поколения

Схема сетей 4G (LTE) выглядит следующим образом:

Как видно из данной схемы, сети LTE включают в себя модули сетей 2,75G (EDGE) и 3G (UMTS). Из-за данной особенности строительство сетей четвертого поколения будет достаточно специфичным и походит скорее на следующую ступень развития сегодняшних технологий, нежели на что-то принципиально новое.

К примеру, в соответствии с такой структурой, звонок или интернет-сессия в зоне действия сети LTE может быть без разрыва соединения передана в сеть 3G (UMTS) или 2G (GSM). Кроме того, сети LTE довольно легко интегрируются с сетями WI-FI (обозначение WLAN Access NW на вышеприведенной схеме) и Интернет.

Остановимся на подсистеме радиодоступа более подробно. По своей структуре сеть радиодоступа RAN - Radio Access Network - выглядит аналогично сети UTRAN UMTS, или eUTRAN, но имеет одно дополнение: приемо-передающие антенны базовых станций взаимосвязаны по определенному протоколу X2, который объединяет их в сотовую сеть - Mesh Network - и дает возможность базовым станциям обмениваться данными между собой напрямую, не задействуя для этого контроллер RNC - Radio Network Controller.

К тому же взаимосвязь базовых станций с системой управления мобильными устройствами MME - Mobility Management Entity - и сервисными шлюзами S-GW - Serving Gateway - осуществляется путем «многих со многими», что позволяет получить большую скорость связи с небольшими задержками.

Технология LTE против WiMAX

Наверняка многим из вас стало интересно, почему будущее именно за LTE? Ведь буквально год-два назад все считали стандартом 4G технологию WiMAX, хорошо известную такими провайдерами широкополосного беспроводного интернета, как Yota и Комстар.

В действительности стандарты LTE и WiMAX достаточно близки между собой. Они оба используют технологию кодирования OFDM и систему передачи данных MIMO. И в том, и в другом стандарте применяются FDD и TDD-дуплекирование при пропускной способности канала до 20 МГц. И обе из систем связи используют в роли своего протокола IP. Соответственно, обе технологии в реальности одинаково хорошо применяют свой частотный диапазон и обеспечивают сравнимую скорость передачи данных интернет-доступа. Но, конечно, есть у них и кое-какие отличия.

Одним из таких отличий является гораздо более простая инфраструктура сети WiMAX, а, следовательно, и более надежная технически. Данная простота стандарта обеспечивается его предназначением исключительно для передачи данных. С другой стороны, «сложности» LTE нужны для обеспечения ее совместимости со стандартами предыдущих поколений - GSM и 3G. И данная совместимость нам с вами, безусловно, потребуется.

Существуют и другие детали в различии между LTE и WiMAX. Например, диспетчеризация радиочастотных ресурсов. В WiMAX она производится по технологии Frequency Diversity Scheduling, согласно которой поднесущие, предоставляемые абоненту, распределяются по всему спектру канала. Это необходимо для рандомизации и усреднения влияния частотно-селективных замираний на широкополосный канал.

В сетях LTE применена другая технология устранения частотно-селективных замираний. Она называется частотно-селективной диспетчеризацией ресурсов - Frequency Selective Scheduling. При этом для каждой абонентской станции и каждого частотного блока несущей создаются индикаторы качества канала CQI - Channel Quality Indicator.

Еще одним очень важным моментом, связанным с планированием сетей связи массового использования - коэффициент переиспользования частот. Его роль - показывать эффективность использования доступной полосы радиочастот для каждой базовой станции в отдельности.

Базовая структура переиспользования частотного диапазона WiMAX состоит из 3-х частотных каналов. При использовании трехсекторной конфигурации сайтов (базовых станций определенного частотного диапазона), в каждом из секторов реализован один из 3-х частотных каналов. При этом коэффициент переиспользования частот равняется 3-м. Иными словами, в каждой из точек пространства имеется лишь треть радиочастотного диапазона.

Работа сотовой сети LTE (4G) производится с коэффициентом переиспользования частот равном 1. То есть, получается, что все базовые станции LTE работают на одной несущей. Внутрисистемные помехи в подобной системе сводятся к минимуму благодаря частотно-селективной диспетчеризации, гибкому частотному плану и координации помех между отдельными сотами. Абонентам в центре каждой соты могут даваться ресурсы из всей полосы свободного канала, а пользователям на краях сот предоставляются частоты только из определенных поддиапазонов.

Перечисленные выше особенности сетей LTE и WiMAX оказывают большое влияние на одну из их главных характеристик - степень радиопокрытия. Отталкиваясь от данного параметра определяется необходимое количество базовых станций для качественного покрытия конкретной территории. Соответственно, он напрямую влияет и на конечную стоимость строительства сетей LTE.

Согласно расчетом, сеть LTE способна обеспечить лучшую зону покрытия при одинаковом числе базовых станций, что является несомненным плюсом для всех операторов сотовой связи.

Добро пожаловать в четвертое поколение! Именно так переводится с английского (fourth generation (сокращенно 4G)– четвертое поколение) недавно разработанное поколение мобильной связи.

Если абонент сотовой связи находится в зоне покрытия 4G cети, то у него заметно улучшается качество связи, а скорость доступа в Интернет превышает 100 мегабит в секунду. То есть скачать фильм объемом 4.7 гигабайт (это DVD Диск) можно всего лишь за 6 минут.

Система связи 4G – пакетная передача данных такая же, как и 3G, GPRS и EDGE. Для осуществления передачи информации в настоящее время используется протокол IPv4, но так как адреса этого протокола заканчиваются, то в недалеком будущем будет использоваться обновленная версия этого протокола – IPv6.

Большинство развитых стран еще использует 3G и 3.5G, также сюда относится и Россия. Многие страны, в которых 3G не используется, стремятся перейти сразу с GPRS или EDGE на 4G.

Впервые сеть 4G появилась в Осло и Стокгольме 14 декабря 2009 года при стандарте связи LTE. Что касается России, то первым городом, покрытым связью LTE, стала Казань.

Для передачи голоса в данном стандарте предусмотрена технология VoIP, например, через Skype. Используя VoIP, можно получить более качественный прием сигнала от собеседника, а в зависимости от тарифного плана, можно сэкономить на звонках.

Для 4G сети используются сантиметровые волны, а именно частота 3600 MHz.

Но все не так хорошо: 4G, как и остальные системы связи имеет свои недостатки. Во-первых, при стойком уровне сигнала волны этой связи могут оказывать негативное влияние на человека и животных. Во-вторых, аппараты, использующие 4G, требуют много электроресурсов.

Скорее всего, мы еще несколько лет будем использовать сеть 3.5G. Она поддерживает достаточно высокую скорость и неплохое качество связи, тем более во все современные устройства для использования сети Интернет уже встроено оборудование для приема и передачи сигнала по сетям 3G и 3.5G.

В Москве, Санкт-Петербурге и в некоторых других городах распространена услуга 4G, предоставляемая оператором 4G сети – компанией . Эта сеть предназначена для предоставления услуг мобильного Интернета. Для подключения к этой сети достаточно иметь специальный модем Yota.

Что примечательно, некоторые производители ноутбуков начали встраивать в свои компьютеры модемы Yota. Таким образом, приобретя такой ПК, пользователь может подключаться к сети Yota, работающей в стандарте 4G, не приобретая для этого специальный модем.

Мой опыт работы с сетью Yota показывает, что при выборе подходящего тарифа, скорость обмена данными между компьютером и сетью Интернет практически неотличима от скорости обмена данными при подключении к стационарной проводной сети скоростного Интернета.

А, например, если подключаться к Интернету по сети 3G и 3,5G (через мобильный телефон, коммуникатор или специальный модем), максимальная скорость передачи данный не превышает 460 кбит/сек. Это, конечно, вполне приемлемая скорость, но при работе в 3G или 3,5G все-таки чувствуется, что пользуешься мобильной связью. Вариант 4G создает ощущение работы в стационарной проводной сети со скоростью 100 Мбит/сек.

К недостаткам использования Yota следует отнести:

• ограниченное распространение данной услуги (только в пределах некоторых крупных городов и даже не на всей территории этих городов),

• сложная и постоянно меняющаяся тарификация услуг, предоставляемых компанией Yota (например, недавний отказ компании от предоставления услуг подключения к Интернету длительностью сутки и неделя),

• необходимость приобретения специального модема.

Основные достоинства 4G – применение технологий 4-го поколения, которые обеспечивают:

• высокую скорость Интернета, сравнимую с проводными сетями,

• и отсутствие проводов.

В заключении следует отметить, что стандарт 4G все-таки уже появился в России, оформился в конкретные и осязаемые услуги, и постепенно развивается дальше, создавая условия для выбора и для удобства пользователей.

К тому же дополнительная конкуренция в данном вопросе никогда не помешает. Например, в данный момент Yota предлагает бесплатное годовое обслуживание, правда, на низкой ограниченной скорости обмена данными, не дающей возможности почувствовать все преимущества технологий 4G.