Четвертое поколение сотовых сетей включает стандарты беспроводной передачи данных со скоростью выше 100 Мбит / с. В настоящее время официально признаны две технологии: LTE-A и WiMAX 2, признанные в конце 2012 года Международным союзом электросвязи в Женеве. В настоящее время операторы «большой тройки»: Мегафон, Билайн и МТС предоставляют услуги быстрого интернета 4G для мобильных устройств и предлагают собственные 4G-модемы. Рекламные листовки часто забрасывают неподготовленных пользователей лавиной разной, зачастую противоречивой информации о преимуществах новой технологии. Чаще всего используется сеть LTE. Цель данной статьи — объяснить читателю, как работают сети 4G в России и особенности их работы.
История появления
Прежде чем мы перейдем к описанию стандартов 4G, стоит вкратце взглянуть на историю предыдущего поколения беспроводных сетей и их параметры, так как они положили начало сети 4G.
Расцвет 3G / UMTS. Предпосылки возникновения 4G
Следует понимать, что аббревиатура 3G (на самом деле 3GSM) — это не что иное, как требование, установленное для системы сотовой связи. Эти требования были сформулированы Международным союзом электросвязи (ITU). Некоторые из них перечислены ниже:
- Качество речи не хуже, чем при проводной связи.
- Защита передаваемой информации на уровне сети ISDN.
- Комбинации переключения каналов и коммутации пакетов данных.
- «Мягкая» передача власти.
- Открытая сетевая архитектура.
- Скорость передачи данных составляет не менее 144 кбит / с для высокомобильных абонентов со скоростью до 120 км / ч и не менее 2048 кбит / с для фиксированных устройств.
Как видно из сравнения, скорость передачи данных была важным, но не единственным параметром. Тем не менее появлению сетей 3G способствовали рост трафика в мобильных сетях и потребности населения. Примером этого является широкое использование USB-модемов. В настоящее время там, где нет проводного доступа в Интернет, модем UMTS является единственным вариантом, обеспечивающим приемлемую скорость передачи данных.
На первом этапе использование протокола HSDPA позволило добиться скорости обмена 3,6 Мбит / с от станции к абоненту. На втором этапе был внедрен протокол HSUPA, позволяющий передавать данные между абонентами со скоростью до 5,76 Мбит / с. Третьим шагом стало появление технологии HSPA на основе HSDPA и HSUPA. Здесь скорость передачи от мобильной станции к абоненту может достигать 14,4 Мбит / с для загрузки и 5,76 Мбит / с для загрузки. «Скай Линк» был пионером внедрения 3G в России. Спустя пять лет три крупнейших оператора России — Мегафон, МТС и Билайн — также получили разрешение Россвязи.
На практике, если вы покупаете модем с интернет-пакетом от МТС или Билайн, реальная скорость составляет 1-10 Мбит / с. То же самое и с Мегафоном. Цифры 7.2, 14.4 в обозначении модема — это максимальные скорости передачи данных между модемом / телефоном и вышкой сотовой связи. Конечные скорости ограничены пропускной способностью существующих каналов связи между шлюзом оператора и Интернетом.
Также заслуживает внимания передовая технология HSPA +. Он использует сложные типы модуляции сигнала: 64 QAM и 16 QAM. Это позволило достичь скорости загрузки 43,2 Мб / с. Мегафон был первым оператором, который оснастил свои модемы поддержкой HSPA + в 2010 году. Спустя два года аналогичную сеть запустила МТС. Билайн присоединился позже: в 2013 году.
Переход к 4G
В 2008 году ITU сформулировал требования к стандарту беспроводной сети 4G. Среди них были новые требования к скорости передачи данных. Абоненты высокоскоростной мобильной связи теперь должны были иметь скорость не менее 100 Мбит / с, а абоненты фиксированной связи теперь должны были иметь скорость 1 Гбит / с. Новые сети также должны были быть максимально подключены к IP-сетям. В 2012 году ITU окончательно утвердил требования к сети 4G. Основные из них перечислены ниже:
- Использование IP-протоколов для коммутации пакетов.
- Динамическое совместное использование ресурсов для обеспечения большого количества подключений к одной ячейке. В этом случае около 200 подписчиков.
- Максимальная скорость передачи данных от 100 до 1000 Мбит / с.
- Поддержка большого количества сервисов: видеоконференцсвязь, видеосвязь и др.
Эти требования были продиктованы быстрым увеличением трафика в мобильных сетях с 2005 года. Увеличение количества изображений и видео, загружаемых пользователями с помощью мгновенных сообщений и планшетов, привело к необходимости увеличения пропускной способности существующих сетей.
Например, в 2012 году количество смартфонов составляло уже 1 миллиард. Кроме того, появление нового сегмента носимых устройств: умных часов, очков и датчиков также увеличило объем передаваемой информации. С 2012 по 2013 год рост трафика увеличился вдвое. Теоретически возможно достичь скорости передачи 337 Мбит / с с HSPA + (с использованием HSDPA). Это записано в 11-м издании стандартов 3GPP. HSPA + также был кандидатом на использование сети 4G. Но были и другие кандидаты: WiMAX, UMB и LTE.
Появление LTE
Технология Long-TermEvolution или LTE была разработана 3GPP и изначально не была кандидатом в четвертое поколение. Он должен был заменить существующие сети UMTS и CDMA и обеспечить более высокие скорости передачи данных и новую базовую сеть. Первоначально верхний предел скорости нисходящего канала составлял 326 Мбит / с, а верхний предел скорости восходящего канала — 172 Мбит / с. Существенным улучшением также стало сокращение времени отклика до 5 мс (так называемый пинг) за счет упрощения архитектуры IP-сети и перехода к единой инфраструктуре.
Стоит отметить, что коммутация пакетов изначально поддерживалась только внутри IP-сети. Как и в существующих сетях GSM и UMTS, голосовые соединения выполняются методом коммутации каналов, переход операторов на LTE потребовал реконструкции сети. В настоящее время в России используется метод обратной связи с коммутацией каналов. В этом случае LTE обеспечивает только передачу данных, а телефон снова переключается в режим GSM, чтобы сделать голосовой вызов.
LTE для конечных пользователей. 4G модемы
В настоящее время LTE развернут более чем в 70 городах России. Режим CSFB используется для голосовых вызовов: после установления соединения смартфон снова переключается в режим GSM или UMTS, а затем в LTE. Это означает, что преимущества высоких скоростей будут оценены пользователями мобильного Интернета, даже несмотря на то, что телефоны с поддержкой LTE присутствуют на рынке уже некоторое время. В этой главе описаны модемы 4G, предлагаемые тремя основными операторами: МегаФон, МТС и Билайн, а также особенности их услуг.
Параметры модемов
Для этого требуется специальная USIM-карта, которую вы покупаете при подключении. В основном используется многодиапазонный LTE-модем Huaiwei E3272 S, который заблокирован для использования только одним оператором. Однако в Интернете есть много информации о том, как его разблокировать, и это не будет проблемой, если вы поменяете оператора.
Также популярна модель Huaiwei E392. В зависимости от оператора E3272S может иметь разное название: в Мегафоне это Мегафон М-100-4, а в МТС и Билайн — МТС 824F и Билайн E3272 соответственно. Устройство работает на чипе HiSilicon Balong 710. Скорость передачи 4G E3272 составляет около 150 Мбит / с для приема и 50 Мбит / с для отправки. Поддерживаются следующие частоты LTE: 800, 900, 1800, 2100, 2600 МГц. Модем также может поддерживать GPRS, EDGE и 3G: HSDPA, HSUPA. Переключение происходит автоматически в зависимости от мощности сигнала. Также есть 2 крышки гнезда CRC-9 для подключения антенны. Модем совместим с Windows, MacOS, Linux. Каждый оператор предоставляет предустановленное операционное программное обеспечение.
Пересмотр тарифов выходит за рамки данной статьи. Однако стоит отметить, что все три основных оператора применяют политику ограничения трафика в течение дня. Максимальное количество гигабайт зависит от подключенных тарифных опций. Как правило, в ночное время ограничений скорости нет.
