Характеристика Сетей, Частот и Стандартов Мобильной Связи В России

В предыдущей статье мы уже рассматривали стандарты третьего поколения под общим названием 3G. Однако, быстрыми темпами распространяется связь уже четвёртого поколения — 4G. Основным стандартом в 4G на данный момент является LTE. Строго говоря, LTE не был первым стандартом четвёртого поколения, первым широко распространённым был стандарт WiMAX. В нём первое время работала сеть Yota, а некоторые операторы используют WiMAX до сих пор. Максимальная скорость WiMAX 40 Мбит/с, однако реальные показатели лежат в диапазоне от 10 до 20 Мбит/с.

Но вернёмся к LTE. Именно он сейчас наиболее распространён в мире в целом и в России в частности. Но что такое 4G LTE? LTE (с англ. Long-Term Evolution) — это стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных для мобильных устройств. Основан он на всё тех же GSM/UMTS протоколах, однако теоретические и реальные скорости передачи данных в сетях LTE значительно выше, порой даже превосходят проводные соединения!

LTE FDD и LTE TDD: в чём отличия?

Стандарт LTE бывает двух видов, различия между которыми довольно существенны. FDD (Frequency Division Duplex) — частотный разнос входящего и исходящего канала.TDD (Time Division Duplex) — временной разнос входящего и исходящего канала.

Грубо говоря, FDD — это параллельный LTE, а TDD — последовательный LTE. Например, при ширине канала в 20 МГц в FDD LTE часть диапазона (15 МГц) отдаётся для загрузки (download), а часть (5 МГц) для выгрузки (upload). Таким образом каналы не пересекаются по частотам, что позволяет работать одновременно и стабильно для загрузки и выгрузки данных. В TDD LTE всё тот же канал в 20 МГц полностью отдаётся и как для загрузки, так и для выгрузки, а данные передаются в ту и другую сторону поочерёдно, при этом приоритет имеет всё таки загрузка. В целом FDD LTE предпочтительнее, т.к. он работает быстрее и стабильнее.

Частоты LTE

Сети LTE (FDD и TDD) работают на разных частотах в разных странах. Во многих странах эксплуатируются сразу несколько частотных диапазонов. Стоит отметить, то не всё оборудование умеет работать на разных «бэндах», т.е. частотных диапазонах. FDD-диапазоны нумеруются с 1 по 31, TDD-диапазоны с 33 по 44. Существуют дополнительно несколько стандартов, которым еще не присвоены номера. Спецификации на частотные полосы называются бэндами (BAND). В России и Европе в основном используются band 7, band 20, band 3 и band 38.

Частоты LTE в России

Приведём список частотных диапазонов сетей 4G LTE в России операторов «большой четвёрки» (данные на конец 2019 года). Существуют также региональные сети 4G LTE местных операторов, работающих в других частотных диапазонах, однако в рамках данной статьи мы их рассматривать не будем.

Частотное распределение каналов сотовой связи в России

Скорость 4G LTE

Самым главным критерием, который особенно интересует абонентов, т.е. пользователей сетей 4G LTE, является скорость передачи данных. А скорость прежде всего зависит от ширины (полосы) частотного диапазона того или иного оператора, а так же типа дуплекса, используемого в сети.

• полоса 5 МГц — 37 Мбит/с на получение и 12 Мбит/на передачу
• полоса 10 МГц — 75 Мбит/с на получение и 25 Мбит/на передачу
• полоса 15 МГц — 112 Мбит/с на получение и 37 Мбит/на передачу
• полоса 20 МГц — 150 Мбит/с на получение и 50 Мбит/на передачу

Данные показатели характерны для сетей LTE cat.4, которые в данный момент наиболее распространены.

В сетях LTE-Advanced (LTE cat.6, LTE cat.9 и т.д.) происходит агрегация, т.е. суммирование полос на разных частотных диапазонах, таким образом достигается существенный прирост скорости 4G LTE. К примеру, если сложить полосу 10 МГц из одного диапазона и полосу 20 МГц из другого диапазона, получим полосу 30 МГц и скорость 225 Мбит/с. В некоторых странах уже сейчас работают агрегации до четырёх полос (LTE cat. 12), что даёт скорость до 600 Мбит/с и выше. Самая современная на данный момент (конец 2020 года) категория LTE — это LTE cat.20 с агрегацией семи каналов по 20 МГц (7×20 = полоса 140 МГц) и скоростью до 2000 Мбит/с. Это огромная скорость передачи данных для беспроводных сетей. Подробнее о реальной скорости интернета в сетях 4G LTE в нашей статье.

Оборудование для 4G интернета

Для подключения к сетям 4G LTE необходимо хотя бы простейшее оборудование: смартфон, планшет, модем или роутер. Мобильные (переносные) устройства типа смартфона или планшета мы не рассматриваем, т.к. это устройства прежде всего для связи, а не для обеспечения выхода в интернет. А вот 4G-модем или 4G-роутер — это как раз те устройства, которые чаще всего и используются для обеспечения основного или резервного канала доступа в интернет. Модем может быть использован как для одного компьютера через USB-разъём, так и для нескольких устройств через совместимый Wi-Fi-роутер. В таком случае роутер раздаёт получаемый от модема интернет по воздуху через Wi-Fi или по проводу через Ethernet. 4G-роутер — это тот же роутер, только с интегрированным внутрь модемом.

Для полноценного использования потенциала сетей 4G LTE рекомендуется подключение наружных 4G-антенн к модему или роутеру. В этом случае принимается максимально качественный и мощный сигнал от базовой станции, а значит обеспечивается максимально скоростное и стабильное соединение. Подробнее о типах антенн и особенностях их подключения в нашей статье.

Перспективы 4G LTE

Несмотря на то, что стандарт 4G LTE появился уже несколько лет назад, во многих регионах нашей страны до сих пор нет даже сетей 3G. Так что ещё есть куда расти. В мире тестируют сети уже 5-го поколения (5G), но в реальных условиях сети 4G LTE ещё долго будут господствовать, благо операторы их активно развивают.

Во многих случаях 4G интернет является не только альтернативной проводному подключению, но и безальтернативным единственным вариантом, в том числе экономически целесообразным. Отдалённые объекты, прокладка провода к которым связана с определёнными сложностями или риском, а иногда и вовсе невозможна, тоже нуждаются в подключении к сети Интернет. Зачастую возможно подключить 4G интернет даже там, где покрытие сетей LTE отсутствует. Для этого используются специальные 4G антенны, которые ловят и усиливают сигнал 4G LTE. Чтобы правильно подобрать антенну, надо знать, сеть какого оператора необходимо поймать, на какой частоте она работает, а также в каком режиме дуплекса (FDD или TDD). Наши специалисты определят тип сигнала, замерят его параметры, подберут соответствующее оборудование для обеспечения быстрого и стабильного выхода в Интернет через сеть 4G LTE.

Агрегация несущих частот 4G+ в LTE

<o>

При этом максимально возможная скорость зависит от ширины полосы, которую использует оператор:

<o>

   Третий пример, МТС в Краснодаре и Билайн в Адыгее (Яблоновский) запустили новый диапазон LTEB38  15/5 Мгц (112/12 Мбит/с),  в то время как у других операторов его нет. Это дает абоненту стабильную высокую скорость интернета, потому что этот диапазон  не работает на модемах, а доступен только на дорогих телефонах типа Iphone, Samsung Galaxy и т.п. и антеннах Prof—Linkсерий Gigaи Premium.<o>

    В спектре 3-го диапазона расклад следующий: Мегафон 10 МГц и 15 МГц, МТС 10 МГц и 15 МГц, Билайн 10 МГц , Теле2  20 МГц . <o>

    В различных населенных пунктах края  у операторов возможны различные  варианты полос частот. Посмотреть принимаемый диапазон частот, ширину канала в Мгц и оценить максимально возможную скорость интернета  можно в устройствах, представленных в нашем магазине,  отмеченных тегом  WEB 2.0.<o>

<o>

(* в перспективе)<o>

<o> </o>

   Таким образом, максимальная конфигурация имеется у МегаФон  это агрегация трех компонентов— 10 МГц из 3-го диапазона и 20+20 МГц из 7-го диапазона.<o>

   Абонентские устройства классифицируются по категориям. Наиболее распространенными на сегодня являются устройства 4-й категории cat.4. Это означает что максимально достижимая скорость мобильного интернета на прием (downlink или DL) может составлять 150 Мбит/секунду, на передачу (uplink или UL) – 50 Мбит/с, при ширине канала в 20 Мгц.

Следующая ступень развития 4G->4G+ — это  устройства 6-й категории. Это означает что максимально достижимая скорость мобильного интернета на прием (downlink или DL) может составлять 300 Мбит/секунду, на передачу (uplink или UL) – 50 Мбит/с, при ширине канала в 40 Мгц.<o>

4G+ 9-й категории может выдать по максимуму 450/50 Мбит/с при агрегации трех несущих по 20 МГц.

<o>  Устройства 4-й категории работают у всех 4-х российских операторов, устройства 6-й категории могут показать максимальные результаты в сетях МегаФон, Билайн и МТС.

   Агрегация несущих появляется в устройствах начиная с 6-й категории. Устройства с cat.6 поддерживают агрегацию двух несущих, и уже есть в  нашем магазине. Это, например серия антенн Prof-Link Premium.<o>

   Абонентские устройства классифицируются по категориям. Наиболее распространенными на сегодня являются устройства 4-й категории cat.4. Это означает что максимально достижимая скорость мобильного интернета на прием (downlink или DL) может составлять 150 Мбит/секунду, на передачу (uplink или UL) – 50 Мбит/с, при ширине канала в 20 Мгц.<o>

Следующая ступень развития 4G->4G+ — это  устройства 6-й категории. Это означает что максимально достижимая скорость мобильного интернета на прием (downlink или DL) может составлять 300 Мбит/секунду, на передачу (uplink или UL) – 50 Мбит/с, при ширине канала в 40 Мгц.<o>

4G+ 9-й категории может выдать по максимуму 450/50 Мбит/с при агрегации трех несущих по 20 МГц.<o>

Важно отметить, что это максимально достижимая скорость в идеальных условиях – главные из которых — вы недалеко от вышки или у вас хороший усилитель сигнала с качеством сигнала SINR/RSRP 30/-50 и выше, кроме вас в соте больше нет абонентов, к базовой станции подведен оптический транспорт и др. <o>

Мы смогли протестировать агрегацию cat.6 частот Мегафон в вышеописанных условиях. Что из  этого вышло — смотрите на видео.

<o>

<o>

  Какой категории LTE все-таки выбрать усилитель сигнала? Если вы настроены получить максимальный результат от установки усилителя сигнала мобильного интернета,  в совокупности с безлимитным тарифом и минимальными затратами на модернизацию оборудования при переходе на 5G, то следует выбирать усилители cat.6 и выше. А если вам достаточно небольших пакетов трафика, то возможно выбирать устройства cat.4. 

Проведя небольшое исследование, мы поняли, что в интернете очень мало информации по ситуации с мобильной связи в России, именно поэтому мы решили собрать и структурировано изложить эту информацию для наших читателей. Мы в компании jammer надеемся, что эта статья может быть полезна даже продвинутым пользователям мобильной связи, ведь ситуация с ней в РФ довольно запутана, сложно сказать в каких частотах и на каком стандарте работает тот или иной оператор, как предоставляется та или иная услуга. Вы наверняка встречали такую аббревиатуру как 3G, или 4G — так принято называть разные поколения связи, которые работают на разных частотах, имеют различные формы модуляции сигнала, отличаются друг от друга они скоростью передачи данных. Мы разобьем стандарты связи по поколениям и начнем наиболее распространенного на территории РФ, 2G.

Краткий обзор основных стандартов связи можно найти в разделе «Статьи» сайта jammer.su, либо просто прейдя по этой ссылке.

2G

Второе поколение мобильной связи наиболее распространено на в России. Оно занимает первое место не только по площади покрытия, но и по количеству абонентов. Второе поколение работает на двух стандартах: GSM и CDMA. Начнем мы со стандарта CDMA, он похож на GSM, но использует цифровое разделение каналов. Этот стандарт не так популярен в России, он работает на частотах 450/850 МГц, одним из основных провайдеров CDMA является компания СКАРТЕЛ.

Более популярный GSM работает на частотах 900 и 1800 МГц, это, так называемый, Европейский стандарт. Помимо него существуют также 850/1900 МГц GSM сети, однако они распространены только в США, Канаде и некоторых странах Латинской Америки. Оба стандарта 2G используются для обмена SMS сообщениями, для голосовых звонков, а также для мобильного доступа в интернет по технологии GPRS или EDGE. Самыми крупными GSM провайдерами на территории РФ являются МегаФон, МТС, Beeline, ВымпелКом и Теле2. Как мы уже говорили, покрытие GSM присутствует почти во всех уголках Российской Федерации, однако найти места где связи вовсе нет вполне возможно. В среднем, покрытие РФ стандартом GSM составляет 85%, однако некоторые операторы заявляют о работе своей сети на всей территории страны. Огромное покрытие и, сравнительно, недорогие тарифы способствовали тому, что в РФ появились жучки прослушки на стандарте GSM.

Очень распространен вопрос о том, для чего стандарт GSM использует 2 частоты. Все мобильные телефоны — дуплексные устройства, при обычном телефонном разговоре Вы задействуете обе эти частоты. С некоторыми допущениями можно говорить о том, что одна частота передает данные от мобильного устройства к базовой станции сети, а вторая работает в обратную сторону. Одновременное использование этих двух каналов позволяет вам говорить и слышать собеседника одновременно, если бы использовалась одна частота, то принцип работы был бы похож на рацию, где есть 2 режима: «говорить» или «слушать». К слову, построение GSM сети очень похоже на строительство улья, сеть состоит из сот, с вышками связи на углах. В стандарте GSM используются вышки с направленными антеннами, которые «смотрят» внутрь соты. Ваш мобильный поддерживает соединение, как минимум, с тремя ближайшими вышками. Это позволяет определять примерное местоположение абонента в GSM сети, на основе мощности сигнала от каждой из сотовых вышек.

3G

3G — следующее, третье, поколение сотовой связи. Существует несколько стандартов, в которых работают сети третьего поколения, однако мы рассмотрим тот стандарт, который работает в России — WCDMA. Этот стандарт имеет очень много общего со стандартом CDMA, в частности, используется такой же цифровой принцип разделения каналов. В РФ, распределением частот и вопросами занимается Государственная Комиссия по Радиочастотам и Связи. Согласно решению ГКЧР, третье поколения мобильной связи работает на частотах 2000-2100 МГц. В России третье поколение работает с различными надстройками, такими как HSUPA, HSPDA, HSPA+. Часто эти надстройки ошибочно называют 3.5G, хотя такого поколения связи просто не существует.

Главное отличие сетей 3G, от сетей прошлого поколения в том, что они позволяю совершать видео звонки и пользоваться довольно быстрым мобильным интернетом, скорость передачи данных здесь составляет 2-14 Мбит/сек. Однако, стоит учитывать то, что при движении скорость передачи данных может быть несколько ниже, из-за хэндоверов. Хэндовер — это, по-сути, переключение мобильного устройства одной вышки на другую по мере движения. Именно они могут значительно ухудшать качество связи, при движении с большой скоростью.

Это поколение связи также неплохо распространено, покрытие работает более чем в 120 крупных городах России, работа крупнейших операторов сосредоточена в плотно населенных районах. Крупные мобильные операторы, такие как МТС, ВымпелКом, Beeline, МегаФон, и СКАЙЛИНК предоставляют услуги связи третьего поколения.

 4G

В России еще далеко не закончено развертывание сетей 3G, но уже полным ходом строятся сети четвертого поколения. 4G — это наиболее продвинутая мобильная связь, использующая последние технологии и предоставляющая рекордные скорости передачи данных. 4G работает с двумя стандартами: LTE и Wi-Max. LTE работает в частотном диапазоне 791-862 МГц, а Wi-Max использует частоты 2500-2600 МГц. Хотя этот стандарт все еще в новинку во многих странах мира, многие, даже весьма продвинутые телефоны, не совместимы с ним, Россия может похвастаться довольно обширной сетью 4G. Покрытие есть в Москве, Санкт-Петербурге, Самаре, Уфе, Сочи, Новосибирске и Краснодаре.

Одними из первых операторов 4G стали Freshtel и Yota. Также, четвертое поколение активно развивается в РФ пр поддержке таких крупных операторов как МТС и МегаФон. Очень часто пользователи сталкиваются с такой проблемой: популярный оператор Yota предлагает доступ в стандарте LTE, однако на самом деле, по решению ГКЧР, ему были выделены частоты для Wi-Max. Поэтому иногда возникает путаница, когда необходимо точно знать, с каким стандартом работает тот или иной оператор. В данном случае, Yota работает в стандарте LTE, однако использует Wi-Max частоты для передачи данных.

Говоря о мобильной связи и современных гаджетах, трудно обойти вниманием отечественную систему навигации ГЛОНАСС. Начать следует с того, что ГЛОНАСС отличается от GPS не только точность позиционирования, высотой орбиты спутников и страной-разработчиком, но и рабочими частотами. В то время как GPS работает в трех каналах с частотами 1575.42, 1227.60 и 1176.45 МГц, ГЛОНАСС использует 2 канала и их частоты составляют 1602-1615 и 1246-1256 МГц.

В качестве вывода можно говорить о том, что ситуация с мобильной связью в России довольно неплохая. Единственный минус в высоком уровне мобильного мошенничества, а также в том, что практически все операторы очень вяло борются с ним. Отличительной чертой русского рынка мобильной связи является то, что новые технологии внедряются быстро и на высоком уровне, однако, из-за высокой плотности населения в городах и низкой в сельской местности, разворачивать покрытие по всей стране не выгодно, именно поэтому большинство операторов сосредотачивают свою деятельность в крупных городах.

Используемые источники:

• https://bitconnect.ru/tehnologii/chto-takoe-4g-lte.html
• https://xn--80aktgndk.xn--p1ai/lte_advanced_4g_plus
• http://blog.jammer.su/2013/04/haracteristika-setej-chastot-i-standartov-mobilnoj-svyazi-v-rossii/