Виды мобильного интернета — расшифровка аббревиатур. LTE — что это такое в телефоне, как пользоваться Список LTE-частот, на которых работают российские сотовые операторы

В самом начале весны 2008 года Международный Союз электросвязи принял решение о старте разработки нового стандарта сотовой связи – 4G. Согласно принятым постановлениям, главным отличием самого современного на сегодняшний день стандарта связи 4G от стандарта 3G является максимальная или, точнее сказать, пиковая скорость передачи данных.

Так, для находящихся в движении мобильных устройств эта скорость должна составлять в среднем 10 Мбит/секунду, а для неподвижных устройств – 1 Гбит/секунду (!). Для сравнения: скорость проводного интернета у различных провайдеров в среднем колеблется в диапазоне 10–100 Мбит/секунду. То есть нетрудно подсчитать, что скорость передачи данных в стандарте 4G должна превышать существующие стандартные скорости в 10–100 раз.

История создания стандарта

Первой «ласточкой» стандарта 4G стал формат связи LTE, который позволяет увеличить существующую скорость передачи информации примерно в 10 раз, то есть пиковая скорость передачи данных для неподвижных устройств связи составляет 100 Мбит/секунду. Но даже такой скорости вполне достаточно для качественного просмотра телепередач в режиме реального времени, а для закачки кинофильма стандартного объема на мобильное устройство может понадобиться не более одной–двух минут.

В адрес стандарта LTE раздается немало критических замечаний по поводу отступлений от соблюдения заявленных параметров передачи информации. Покрытие сети LTE в настоящее время нестабильно и во многом зависит от возможностей конкретного мобильного оператора. Как уже отмечалось, максимальная скорость передачи данных может достигать 100 Мбит/секунду, однако в реальных условиях этот показатель не превышает в среднем 42 Мбит/секунду. Безусловно, это приличный показатель, но вот до заявленных разработчиками стандарта 4G скоростей в один Гбит/секунду явно недотягивает. По этой причине в некоторых странах мира стандарт не торопятся отнести к прогрессивной 4G технологии.

Очевидным минусом стандарта LTE является низкая скорость отдачи информации. Данную проблему можно решить путем увеличения количества операторов сотовой связи и, соответственно, предоставляемых ими услуг.

Несмотря на все существующие недостатки, стандарт LTE явно превосходит существующие стандарты 3G и тем более 2G по всем параметрам. Стандарт LTE, точнее сказать, его структура, кардинальным образом отличается от менее технически развитых стандартов. Прежде всего, отличия коснулись подсистем базовых станций и коммуникационных подсистем. Изменения коснулись и саму технологию обмена данными между пользователем и базовой станцией. В стандарте LTE абсолютно все типы информации (будь то голос или же видео) передаются в формате своеобразных пакетов.

Ключевые составляющие стандарта

Среди ключевых составляющих стандарта LTE можно выделить следующие:

• обслуживающий шлюз SGW (Serving Gateway) является соединяющим звеном с существующими сетями 2G и 3G конкретного мобильного оператора. Этот способ позволяет в значительной степени улучшить качество соединения в сети в случае ухудшения условий приема и при увеличении нагрузки на сеть;
• шлюз соединения с сетями других мобильных операторов PGW маршрутизирует пакеты информации в сеть конкретного оператора;
• узел управления мобильностью MME предназначен для координации и, собственно, управления мобильностью абонентов сети;
• узел выставления счетов абонентам за предоставленные услуги PCRF, как следует из названия, предназначен для вычислений и предоставления счета абоненту мобильного оператора.

Основой стандарта LTE является использование технологии передачи информации MIMO с применением системы кодирования OFDM. Принцип действия технологии MIMO основан на применении приемных и передающих антенн разного типа, причем расположение этих антенн предусматривает практически полное отсутствие корреляционной зависимости.

Современные сети стандарта 4G в основном работают на частоте 2,3 ГГц. Еще одним распространенным диапазоном является частота 2,5 ГГц – на этой частоте работает очень много сотовых операторов Евразии, Японии и Соединенных Штатов Америки. Есть также частота 2,1 ГГц, однако большого распространения она не получила из-за узкого диапазона (от пяти до пятнадцати МГц). Новые возможности применения стандарта 4G благодаря повсеместному использованию в большинстве стран Старого Света широкополосного интернета получает частота 3,5 ГГц. Этот диапазон позволит безболезненно без приобретения и настройки дорогостоящего оборудования операторам сотовой сети использовать уже действующую и прекрасно работающую частоту для перехода на нее сети LTE.

Если же рассматривать возможность использования частот для стандарта мобильной связи 4G, то можно с уверенностью заявлять о пригодности диапазона частот от 1,4 до 20 ГГц.

Господа, всем доброго времени суток!

Сегодня мы на время отложим всякие там параллельные соединения резисторов и прочие конденсаторы и поговорим на тему, которая, без сомнения, намного ближе ко всем нам. Речь пойдет об интернете, господа. Существуют различные способы его получения от провайдера, но конкретно сегодня, здесь и сейчас я бы хотел обсудить мобильный интернет , который передается операторами сотовой связи посредством воздуха радиоволн. Обсуждать сей вопрос мы будем в научно-потребительском контексте. То есть, сначала постараемся разобрать основные теоретические моменты про то, как все это дело работает, а потом поговорим на тему, как увеличить скорость, добавить стабильности каналу и вообще сделать жизнь чуточку приятнее .

Итак, мобильный интернет. Что нам про него известно? Безусловно, подавляющее большинство вас слышало, что этот самый мобильный интернет не весь на одно лицо, а бывает разных поколений: 2G , 3G , 4G . Уже есть первые работы по поколению 5G и идет речь про 6G , но эти двое пока еще не вошли в нашу жизнь, поэтому погодим их трогать. Внутри каждого из этих поколений есть в свою очередь различные технологии, про них мы обязательно поговорим чуть ниже.

2G мы сразу и безоговорочно отбрасываем, не будем на него тратить наше драгоценное время. Скорости там такие унылые, что даже не поймешь есть этот самый интернет или нет его. С таким интернетом проблематично даже общаться в соцсетях или проверять почту. Да вы и сами наверняка знаете то грустное чувство, когда у вашего мобильника в области уведомлений горит буковка Е или G . Усиливать этот сигнал бесполезно, все равно больше какие-то смешных (100…300) кб/с из него не выжать.

3G это уже интереснее, с ним можно разобраться поподробнее. Скорость в сети 3G при благоприятном стечении обстоятельств может достигать 20 Мбит/с или даже больше. Но чаще она ограничена несколькими мегабитами в секунду, что тоже в целом не так уж и плохо.

Давайте копнем чуть вглубь и узнаем, на каких частотах работает сеть 3G ? Есть два варианта: UMTS-900 и UMTS-2100 . Как видно из названия, первый работает вблизи 900 МГц , а второй - вблизи 2100 МГц . Следует отметить, что первый вариант вроде как почти не встречается, в отличие от второго, который распространен достаточно широко. Господа, взгляните на рисунок 1, там я нарисовал картинку, где на оси частот отметил области работы сетей 3G .

Рисунок 1 - Частоты 3G

В сетях 3G каналы передачи и приема разнесены по частоте . Каналы передачи от пользователя к базовой станции отмечены на рисунке стрелочкой вверх, а каналы приема пользователем данных отмечены стрелочкой вниз. Таким образом, если забыть про не слишком популярный UMTS-900, то нас интересует две полосы частот с шириной 60 МГц: (1920…1980) МГц и (2110…2170) МГц .

Полосы частот в 60 МГц, предназначенные для передачи и приема данных, разделены между операторами сотовой связи . Ну, то есть Мегафону, Билайну, МТС и Теле-2 отведено по 15 МГц в каждом из этих диапазонов.

Каждому конкретному пользователю в данный конкретный момент времени выделяется не весь канал оператора в 15 МГц, а более узкий канал в 5 МГц. То есть, например, пользователь может в данный момент передавать данные через канал (1920…1295) МГц и принимать данные через канал (2110…2115) МГц. Другие каналы заняты в этот момент другими пользователями. Не следует думать, что на канале в 5 МГц сидит только один пользователь. Нет, их там может быть много.

Внутри сети 3G есть ряд стандартов. Рассмотрим некоторые из них. Они обозначаются мудреными буржуйскими аббревиатурами UMTS , HSDPA , HSPA+ . Что под ними скрывается? Давайте разбираться.

Когда вы видите на своем телефоне в строке состояния надпись «3 G» , это значит, что ваш телефон подключен к сети по стандарту UMT S. Как вы, наверняка, не раз замечали, скорость при этом часто оставляет желать лучшего. Теоретический предел скорости для этого стандарта всего лишь порядка 2 Мбит/с , а на деле там обычно какие-то смешные килобиты. Безусловно, этот стандарт можно рассматривать лишь как «на безрыбье и рак рыба», говорить о какой-то комфортной работе тут нельзя.

Следующий стандарт HSDPA уже чуть поинтереснее. Вы его, вне всякого сомнения, знаете по буковке « H» на вашем телефоне. Здесь уже можно получить теоретически порядка 10 Мбит/с . На деле скорее всего будут какие-то единицы мегабит, что, в принципе, хоть как-то может удовлетворять минимальные нужды в интернете.

Если же на вашем телефоне горит значок « H+» , то вам повезло, вы работаете по стандарту HSPA+ и вы выжали практически все из вашей сети 3G . Теоретическая скорость здесь может превышать 20 Мбит/с , а на практике можно поиметь 10 Мбит/с и даже больше.

В сети 3G есть еще один стандарт DC- HSPA+. «DC» здесь означает «Dual Carrier», что в переводе с басурманского может звучать как «двойная несущая». По сути это практически тот же HSPA+ , только данные передаются одновременно по двум каналам. Таким образом полоса частот абонента увеличивается в два раза с 5 МГц до 10 МГц. Соответственно, примерно в два раза (на деле, конечно, меньше) возрастает и скорость передачи данных по сравнению с HSPA+ .

Теперь, когда мы познакомились с основными стандартами сети, очевидно, у всех сложилось мнение, что HSPA+ это «труЪ», а UMTS - «не труЪ». Но вот незадача, в статус-строке горит лишь унылая надпись «3G» и видос с ютуба не грузится. Что делать? Как поднять скорость? Как заставить загореться «H+» ?

Господа, вы наверняка слышали, что для увеличения скорости надо увеличить уровень сигнала от базовой станции в точке приема. Все знают, что чем больше уровень сигнала, принимаемого абонентом от базовой станции, тем большую можно получить скорость. На самом деле это верно, но лишь отчасти. Основную роль здесь играет даже не сам уровень сигнала, а отношение сигнал/шум . Это отношение показывает, во сколько раз мощность сигнала больше (или меньше) мощности шума. Определение это не совсем академически точное, но достаточно хорошо отражает суть вещей. В основном именно отношение сигнал/шум определяет то, какой из стандартов 3 G (UMT S, HSDPA или HSPA+) будет работать в данный момент.

От чего же зависит отношение сигнал/шум? Капитан Очевидность намекает, что от сигнала и шума .То есть отношение сигнал/шум тем больше, чем мощнее наш полезный сигнал от базовой станции в точке приема. И оно тем больше, чем меньше там шумы. По шумам тут не все так однозначно. Дело в том, что влияние оказывают как внешние источники шума (индустриальные помехи на нужных нам частотах, сосед с каким-нибудь адским прибором, доблестный работник роскомнадзора, включивший нам глушилку сотовой связи и т.п.), так и внутренние шумы , обусловленные самим нашим приемным устройством. Да, каждое приемное устройство имеет, к сожалению, свои собственные шумы (шумы микросхем усилителей, шумы импульсных источников питания устройства и т.п.). Все эти шумы, очевидно, являются вредными и надо стараться их минимизировать.

Вполне возможно, что на первый взгляд совсем не очевидно, как отношение сигнал/шум может влиять на скорость? Действительно, давайте разберемся в этом чуть подробнее. Для этого надо залезть еще глубже в дебри поколения 3G и дойти уже до уровня физических сигналов и понять, чем же различаются на этом уровне между собой UMTS , HSDPA или HSPA+ . Среди конечно же не маленького числа отличий выделим самый интересный и, пожалуй, оказывающий наибольшее влияние на скорость. Это различие в типах модуляции сигнала. Про модуляции еще не было статей на моем сайте, поэтому, наверное, не лишним будет отметить, что модуляция - это изменение параметров (амплитуды, частоты или фазы ) высокочастотной несущей по закону нашего информационного сигнала. Грубо говоря, у нас есть картинка с котиками, которая хранится на мобильном телефоне в виде нулей и единичек. Мы берем чистый синус в районе 2100 МГц и изменяем, скажем, его амплитуду, согласно нулям и единичкам, которые кодируют котика. После этого шлем этот сигнал в эфир. На приемной стороне мы проделываем обратную операцию и получаем просто нолики и единички уже без синуса. Таким образом, можно передать изображение с котиками. Безусловно, это очень приближенное объяснение, подробнее об этом следует говорить в отдельной статье.

Итак, модуляция. Какая же она бывает в поколении 3G ? Это зависит как раз-таки от стандарта. В UMTS скорее всего используется что-то вроде 4- QAM или 8- QAM . Точной информации, к сожалению, не нашел, если у кого-то есть - поделитесь, пожалуйста, в комментариях. В сетях HSDPA модуляция преимущественно 16- QAM , тогда как в HSPA+ она может достигать 64- QAM . В чем тут цимес? А цимес в том, что чем больше порядок модуляции, тем больше данных можно передать в одном символе и тем выше общая скорость передачи данных. Господа, взгляните на рисунки 2 и 3. Там я нарисовал пример осциллограмм сигнал с 4-QAM модуляцией и 8-QAM модуляцией.

Рисунок 2 - Сигнал с 4-QAM модуляцией

Рисунок 3 - Сигнал с 8-QAM модуляцией

Вообще QAM модуляция интересная вещь и заслуживает отдельной статьи. Но поскольку пока я такую статью не подготовил, глубоко во всякие созвездия сигналов пока не будем углубляться, а поговорим о том, что у нас перед глазами. На рисунке 2 я нарисовал четыре символа 4-QAM модуляции, они там разных цветов. Каждый символ 4- QAM кодирует два бита нашей полезной информации. Отличаются эти символы всего-навсего начальной фазой: вы можете наблюдать, как эта фаза скачет при переходе от символа к символу. Бирюзовый символ кодирует последовательность бит 00, фиолетовый - последовательность 01, синий - 10, красный - 11. Это деление условно, можно назначить по-другому, главное, что б передатчик и приемник это понимали. То есть что б нам передать некоторый массив ноликов и единичек, нам надо разбить его на группы по два бита и каждой группе поставить в соответствии синус со своей фазой. Потом эти синусы последовательно склеиваются друг с другом и получается общий сигнал. То есть сигнал на рисунке 2 передает информацию вида 00011011 за условные 0,4 единицы времени. Таким образом, в нашем случае при 4- QAM передается 8 бит (1 байт) за некоторые 0,4 единицы времени.

А что в случае 8-QAM ? Там все поинтереснее. Кроме фазы, у нас еще меняется и амплитуда. У нас имеется два различный уровня сигнала - условные 0,5 и 1. Благодаря этому, получается, что 1 символ 8- QAM передает уже не два, а целых три бита информации. Таким образом, за те же самые условные 0,4 единицы времени передастся информация вида 000001010011. То есть в нашем случае при 8- QAM передается 12 бит информации за те же самые 0,4 единицы времени.

Замечаете, господа? Время осталось то же самое, а количество переданной информации возросло! Это значит, что выросла скорость передачи данных! А если мы будем использовать 64-QAM модуляцию, то там один символ 64-QAM (как в HSPA+ ) будет передавать log 2 (64) = 6 бит информации. Скорость еще вырастет!

Тут может появиться соблазн в духе «нужно больше QAM!» Что нам мешает, например, сделать какой-нибудь 8192-QAM и получить очень большую скорость? А все те же помехи, господа. С ростом количества бит, передаваемых одним символом, падает помехоустойчивость системы. Помните я говорил про сигнал-шум? Давайте добавим шума нашему сигналу 8-QAM (рисунок 4).

Рисунок 4 - Сигнал 8-QAM + ШУМ

Видите, господа, как шум может испортить сигнал. Те символы, которые имели амплитуду 0,5 стали иметь почти 1, а те, которые были 1, стали чуть ли не 1,5. При таком раскладе уже становится трудно различать символы между собой. И чем больше бит информации в одном символе N- QAM, тем большее влияние оказывает шум. В итоге приходится переходить с 8-QAM на 4-QAM (рисунок 5).

Рисунок 5 - Сигнал 4-QAM + ШУМ

В 4-QAM у нас уже всего один уровень по амплитуде и символы различать становится существенно проще. Правда при этом падает скорость…

То есть что получается? Если у нас хорошее соотношение сигнал/шум и возможно использовать модуляцию 64- QAM, то наше устройство с высокой долей вероятности начинает работать со стандартом HSPA+, и данные передаются на большой скорости. Чем хуже отношение сигнал/шум, тем ниже «число QAM», на котором работа стабильна, тем меньше скорость передачи данных и в конечном счете можно скатиться до стандарта UMTS .

Теперь, господа, надеюсь, вам чуть более понятно какая физика процесса скрыта за простым перескакиванием значка «3G» на значок «H+» в вашем смартфоне .

Наверное, следует отметить пару моментов перед тем, как мы перейдем к обсуждению 4G .

Момент №1. Скорость помимо отношения сигнал/шум зависит от числа подключенных абонентов. Думаю, это должно быть очевидно.

Момент №2. Нехороший провайдер может резать скорость даже при отличном сигнал/шум и минимальном количестве абонентов рядом. Теле2, например, грешит этим…

А теперь поговорим про самое вкусное - 4G . Скорости в (30…50) Мбит/с здесь совсем не редкость, возможны и более высокие цифры. Согласитесь, весьма неплохо иметь за городом на даче интернет, ничуть не уступающий по скорости домашнему, а в отдельных случаях и превосходящий его. Но с диапазонами частот здесь царит полная дичь, господа. Их тут аж три, они довольно сильно разнесены по частоте друг от друга и все они активно используются на тех или иных вышках. Взгляните на рисунок 6, на нем я на оси частот изобразил все эти диапазоны.

Рисунок 6 - Частоты 4G

Итак, у нас есть три диапазона, которые имеют довольно забавные и на первый взгляд не очевидные названия LTE B20 , LTE B3 и LTE B38 . Аналогично сетям 3G , каналы передачи и приема данных также разделены по частотам: частоты для передача данных от пользователя к базовой станции обозначена стрелочкой вверх, а приема данных - стрелочкой вниз.

В каждом из диапазонов B20 , B3 и B38 частоты передачи и приема также поделены между операторами сотовой связи, причем очень хитрым образом: они там все перемешаны между собой, имеют разную ширину канала и вообще разобраться кто из операторов где там сидит совсем непросто. Но спешу вас в какой-то степени обрадовать: вам нет необходимости детально знать где какой оператор и какая у него ширина канала. Для дальнейшей работы нам вполне достаточно цифр, обозначенных на рисунке 6.

Вы можете меня спросить - а как обстоит дело с модуляцией в 4G ? Господа, здесь с ней все еще сложнее, чем в 3G . Здесь применяется модуляция OFDM - передача данных на ортогональных между собой частотах. Возможно в будущем мы поговорим, что под этим скрывается, но явно уже не сегодня . Но суть здесь абсолютно точно такая же, как и у 3G : чем больше отношение сигнал/шум, тем более информационно емкие типы модуляции отдельных несущих можно использовать и тем больше скорость передачи данных.

Итак, господа, после прочтения данной статьи я думаю вам должно быть совершенно очевидно, что для поднятия скорости мобильного интернета нам надо поднимать отношение сигнал/шум. Как это можно сделать? Теоретически это сделать можно двумя путями. Путь номер один - это увеличивать сигнал , а путь номер два - это уменьшать шум, причем делать все это надо строго в интересующих нас полосах: если мы хотим работать в 3G диапазоне, то это полоса (1920...2170) МГц, а если нас интересует 4G, то в диапазонах (791...862) МГц, (1710...1880) МГц, (2500...2690) МГц . На шум, к сожалению, мы можем влиять достаточно в маленькой степени, однако увеличить сигнал можно.

Один из способов этого - покупка или изготовление антенны для мобильного интернета . Покупку готовой антенны я отверг по ряду соображений, которые я озвучу в начале следующей статьи. Я решил идти путем разработки своей антенны и с удовольствием расскажу вам про этот процесс уже в следующей статье! Ну а на сегодня все, спасибо что прочитали, продолжение будет совсем скоро!

Хороший мобильный интернет просто работает. И всё же, интернет интернету рознь. Его могут обзначать символами 3G, 4G, LTE — по незнанию сразу и не понять в чём разница. Многие, наверное, слышали, что 4G лучше 3G, но почему? На этот и другие вопросы о 4G мы и постараемся ответить.

Я знаю, что мой смартфон поддерживает сети 4G, но гаджет к ним не подключается. В чём может быть дело?

Если вы точно знаете, что находитесь в зоне покрытия 4G-сети, то дело может быть в телефоне. На iPhone включить 4G можно в настройках. Заходите в пункт «Сотовые данные», потом — в «Параметры данных». Убедитесь, что переключатель LTE включён.

На Android-смартфонах выбрать режим сети можно в настройках в разделе «Беспроводные сети», далее — пункт «Мобильная сеть», потом — «Предпочтительный режим сети», где требуется активировать вариант «4G/3G/2G».

А ещё проблема может крыться в том, что ваш Android-смартфон может работать сразу с двумя SIM-картами. Соответственно, для установки единственной SIM-карты есть два варианта. Однако только один из них обеспечивает подключение к мобильному интернету. Решение простое — переставьте по инструкции к смартфону SIM-карту в другое предназначенное для неё место.

4G - сокращение от английского fourth generation (четвёртое поколение). Это общее обозначение для нескольких технологий мобильной связи четвёртого поколения, последнего на сегодня. Наиболее распространённая технология 4G - стандарт LTE. В этом смысле LTE и 4G - синонимы. Стандарт 4G создавали, чтобы сделать мобильный интернет быстрее, чем в 3G. По схожей причине несколько лет назад технологии 3G пришли на смену 2G.

В чем отличие 3G от 4G?

Звонки

Через 3G-сеть можно и позвонить, и подключиться к мобильному интернету — это позволяет любой смартфон. Однако в сети МТС звонки через 4G открывают новый уровень качества передачи голоса, хотя это поддерживается пока не всеми смартфонами. Для совместимости нужен гаджет с функцией VoLTE — постоянно обновляемый перечень смартфонов с нею есть . Разговоры через 4G уже доступны для абонентов МТС в более полусотне российских регионов — их список есть . Пока разговоры по 4G доступны не всем и не везде, все 4G-смартфоны одновременно умеют работать в сетях 3G и даже в сетях 2G - чтобы вы всегда могли позвонить.

Интернет

Для пользователей мобильного интернета главное, что интернет 4G быстрее, чем в 3G. Что это значит? Страницы в браузере на вашем смартфоне или планшете загружаются за меньшее время, вы можете смотреть видео через интернет с лучшим качеством, картинка в ваших мобильных онлайн-играх не виснет в самый ответственный момент.

Быстрее — значит дороже. Так?

Для пользователей всех тарифов МТС нет никакой разницы, при помощи какой технологии вы подключаетесь к мобильному интернету. 4G — не дёшево и не дорого. Это просто быстрее.

Почему мне важно понимать различия 4G от 3G?

Для того, чтобы сделать правильный выбор при покупке нового гаджета. Обязательно обратите внимание на то, поддерживает ли он работу в сетях 4G. Только такое устройство сможет дать высокую скорость мобильного интернета. А скорость — это ваш комфорт, ваше время.

Впрочем, практически все новые гаджеты выпускаются с поддержкой 4G — на любой вкус и кошелёк. К примеру, в можно купить подходящий смартфон менее чем за 4000 рублей.

А знаете ли вы, что…

Напоследок, несколько интересных фактов о 4G.

• Первая коммерческая 4G-сеть заработала в декабре 2009 года в Швеции.
• Абоненты сотовых сетей во многих странах платят за 4G-интернет больше, чем за интернет в 3G. Логика в том, что более современная сеть даёт выше скорость и больше возможностей. В России операторы, как правило, не делают отдельных тарифов для мобильных сетей разных поколений.
• На Android-смартфонах и iOS-гаджетах индикаторы подключения к 4G-сети выглядят по-разному. В первом случае это надпись 4G. Во втором — LTE.
• Компания МТС первой из всех российских операторов запустила LTE-сети во всех российских регионах. Узнать о покрытии 4G-сети можно на сайте оператора .
• Сети 5G тоже непременно появятся, и будут они непременно лучше, чем 4G. В 2019 году МТС запустила первые тестовые зоны со связью будущего.

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».