Лте (lte)

Тест-драйв

Сразу после запуска сети Мотив начал предоставлять LTE бесплатно в рамках промо-акции, и собирать отзывы с абонентов, решивших попробовать связь четвертого поколения. Всего за шесть недель в тестировании приняли участие 13000 человек из нескольких уральских городов.

С трафиком получилось вот так:

Распределение по регионам достаточно интересное. Абсолютный лидер по потреблению на одного абонента в сутки — Ямало-Ненецкий автономный округ. То есть там, где с проводным интернетом все плохо, люди потребляют почти втрое больше мобильного трафика, чем в регионах, где есть нормальный ШПД.

Естественно, вырос и объем потребляемого трафика в целом.

На сегодняшний день у Мотива связь 4G доступна 3 миллионам человек — это 41% населения Свердловской, и Курганской областей, и Югры, и Ямала. А к концу 2015 года они планируют сделать свою сеть 4 поколения доступной для 80% населения этих регионов.

История

Спецификации любого поколения связи, как правило, относятся к изменению фундаментального характера обслуживания, несовместимым технологиям передачи, более высоким пиковым битрейтом, новыми полосами частот, более широким каналом полосы пропускания, выражаемой в единицах частоты — герцах, а также большей ёмкостью для множественной одновременной передачи данных (более высокой системой спектральной эффективности, измеряемой в бит/с/Гц/сектор).

Новые поколения мобильной связи начинали разрабатываться практически через каждые десять лет с момента перехода от разработок первого поколения аналоговых сотовых сетей в 1970-х годах (1G) к сетям с цифровой передачей (2G) в 1980-х годах. От начала разработок до реального внедрения проходило достаточное количество времени (например, сети 1G были внедрены в 1984 году, сети 2G — в 1991 году).
В 1990-х годах начал разрабатываться стандарт 3G, основанный на методе множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA); он был внедрен только в 2000-х годах (в России — в 2002 году). Сети поколения 4G, основанные на IP-протоколе, стали разрабатываться в 2000 году и начали внедряться во многих странах с 2010 года.

В 2000 году, когда только шло освоение технологии связи третьего поколения 3G, один из ведущих производителей персональных компьютеров Hewlett-Packard и японский гигант сотовой связи NTT DoCoMo объявили о начале совместных исследований по разработке технологий передачи мультимедиа-данных в беспроводных сетях четвёртого поколения. Помимо них, разработки вели Ericsson и AT&T совместно с Nortel Networks.

Впоследствии появилось два действительно пригодных к реализации стандарта: LTE и WiMAX, которые, по мнению IMT Advanced, и стали новой эрой в развитии сети (сумятицу в умах конечных пользователей может создавать тот факт, что эти две версии несовместимы, и нельзя точно предсказать, как они будут конкурировать и какая из них в итоге доминирует).

LTE

Стандарт LTE разрабатывался в рамках 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) как продолжение CDMA и UMTS и первоначально не относился к четвёртому поколению мобильной связи. Международным союзом электросвязи как стандарт связи, отвечающим всем требованиям беспроводной связи четвёртого поколения, был избран десятый релиз LTE — LTE Advanced, который впервые был представлен японской компанией NTT DoCoMo. Так как данный стандарт можно реализовать на существующих сотовых сетях, то он стал более популярен у операторов сотовой связи. В апреле 2008 года компания Nokia заручилась поддержкой ряда компаний (Sony Ericsson, NEC) для развития стандарта LTE и придания этому стандарту конкурентоспособности против WiMAX. В том же году аналитическая компания Analysys Mason спрогнозировала увеличение роста потребности сотовых технологий, таких как LTE, нежели WiMAX.

Первая коммерческая сеть LTE была запущена 14 декабря 2009 года шведской телекоммуникационной компанией TeliaSonera совместно с Ericsson, в Стокгольме и Осло.

WiMAX

Стандарт WiMAX (или IEEE 802.16) разрабатывается созданной в июне 2001 года организацией WiMAX Forum и является продолжением беспроводного стандарта Wi-Fi, альтернативой выделенным линиям связи и DSL. У стандарта WiMAX много версий, но преимущественно они подразделяются на фиксированный WiMAX (спецификация IEEE 802.16d, также известная как IEEE 802.16-2004, которая была утверждена в 2004 году) и мобильный WiMAX (спецификация IEEE 802.16e, более известная как IEEE 802.16-2005, которая была утверждена в 2005 году). По названиям стандартов ясно, что фиксированный WiMAX предоставляет услуги только «статичным» абонентам после установления и закрепления соответствующего оборудования, а мобильный WiMAX предоставляет возможность подключения пользователям, передвигающимся в зоне покрытия со скоростью до 115 км/час. Преимуществом стандарта WiMAX было то, что он гораздо раньше стандарта LTE стал пригоден к коммерческой эксплуатации.
В настоящее время компаниями, составляющими WiMAX Forum, являются такие известные производители, как Intel Corporation, Samsung, Huawei Technologies, Hitachi, и многие другие.

Первую сеть, основанную на технологии WiMAX, построила в Канаде компания Nortel, 7 декабря 2005 года.
Через два дня услуги беспроводного широкополосного доступа в сеть интернет стала предоставлять украинская компания «Украинские новейшие технологии» (тем самым став первой в странах СНГ), на основе микросхем Intel PRO/Wireless 5116.

Что такое технология VoLTE и зачем она нужна?

VoLTE (Voice over LTE — дословно «голос через LTE») — технология четвёртого поколения связи, позволяющая совершать звонки через 4G сети.

До недавнего момента даже в зоне покрытия 4G звонки совершались по следующей схеме: телефон переходил из режима 4G в 3G или 2G, пакетная передача данных прекращалась до окончания звонка после чего возобновлялась. Теперь же, благодаря технологии VoLTE, передача данных не останавливается, и звонок происходит прямо по сетям 4G.

Как мы видим из графика, технология VoLTE набирает всё большую и большую популярность по всему миру.

Менее года назад она добралась и до России. На данный момент её предоставлением занимаются четыре крупнейших оператора: «Мегафон», «МТС», «Билайн» и «Теле2». «Мегафон» одним из первых начал передачу голосовых сигналов через LTE и по праву считается одним из лидеров высококачественной передачи голосовых сигналов.

На данный момент технология VoLTE доступна только в Москве и Московском регионе. При выходе в роуминг рекомендуется отключать VoLTE в настройках телефона, дабы снизить нагрузку на телефон, который будет 4G искать, если это не деактивировать.

Нет. Звонки можно по-прежнему совершать бесплатно, но только через сторонние программы, вроде «Скайпа», звонок по сети 4G совершается и оплачивается так же, как звонок в сетях 2/3G, а при его использовании не расходуется интернет-трафик.

Технология работает, как и 3G, работает автоматически и не требует отдельного подключения. Однако поддерживают её далеко не все смартфоны. Ниже Вы можете найти список смартфонов, поддерживающих технологию VoLTE:

• iPhone — начиная с модели iPhone 6 и выше;
• Google Nexus — начиная с модели Nexus 5;
• Samsung — начиная с Galaxy S4;
• Sony Xperia — начиная с Xperia Z2, а также многие другие телефоны.

Технология VoLTE не совместима с использованием услуг «Персональный гудок», «АнтиАОН» и «Разовый АнтиАОН».

Скорость 4G

Стоит понимать, что реальная скорость соединения почти всегда отличается от номинальной. В теории не учитываются такие факторы, как ландшафт, удаленность сотовых станций или пребывание пользователя в здании, — подобные условия создают помехи подключению и значительно снижают его качество.

Быстрота передачи данных также зависит от загруженности оператора: чем больше пользователей имеют доступ к сетям четвёртого поколения, тем ниже показатели скоростных качеств. Скорость интернет-соединения в беспроводных сетях определяется шириной диапазона частот, а также реализацией дуплекса связи.

Данные характеристики зависят от оператора. Хотя некоторые провайдеры гарантируют показатели в 300 Мбит/с, в среднем реальная скорость составляет всего 75 Мбит/с (Tele2, MTS и Билайн).

Уже упомянутый тандем Beeline и Megafon недавно начал переход к стандарту LTE-advanced, который позволил увеличить скорость до 160 Мбит/с в некоторых точках покрытия.

Сейчас такой стандарт представлен в Москве и Санкт-Петербурге, но регионам его ждать придётся долго: тотальное распространение 4G+ по всей территории России сейчас невозможно по двум причинам.

Первая заключается в стоимости требуемого оборудования, а вторая (вытекает из предыдущей) — в том, что при увеличении зоны покрытия будет расти нагрузка на уже имеющиеся сотовые вышки, то есть средний показатель скорости будет только уменьшаться.

Так как быстрота соединения зависит от ширины частотного диапазона, можно сказать, что сегодня в наиболее выгодном положении находится Мегафон, который после поглощения Yota к собственным частотам добавил каналы приобретённой компании.

Теоретически сеть Megafon может работать на канале в 40 МГц и разгоняться в режиме FDD до 300 Мбит/с, но, так как часть канала отдаётся абонентам дочерней Йоты, реальная скорость составляет примерно 100 Мбит/с.

Если сравнивать сети третьего и четвёртого поколений, то у последних скорость в несколько раз больше: средние 80 Мбит/с против максимальных 3 Мбит/с. HSPA+ смогла разогнать 3G до 45 Мбит/с, но данные показатели все равно отстают от 4G.

Частоты

Оба вида сети работают на разных частотах в зависимости от локации. В некоторых странах используется несколько диапазонов (Band). Следует также учитывать, что не все устройства поддерживают все существующие бенды.

Нумерация FDD – 1-31. Диапазон TDD находится в пределах 33-44. Рассмотрим, что такое бенд 20. Это диапазон, используемый в Европе и России. Для этих локаций также часто подходят бенды 3, 7 и 38.

К примеру, Мегафон работает сразу на таких частотных полосах:

• 3;
• 7;
• 20;
• 38.

Следует учитывать, что есть и региональные LTE-операторы, и некоторые из них используют совершенно другие бенды.

Частоты

Какие частоты LTE в России работают? По мнению аналитиков, возможности освоения новой технологии связи определяется доступными ресурсами. Российские сети работают так, что ощущается недостаток необходимых частот. Это усложняет и то, что нижний спектр частот применяют силовые ведомства, навигационные системы.

В настоящее время почти все операторы работают в едином диапазоне. Поставщикам нужна хотя бы одна полоса для организации каналов. LTE-сетям требуется большая емкость. А так как абоненты используют технологии везде (в квартире, машине, за городом), то поставщик должен иметь ресурс, позволяющий быстро перераспределять трафик. А если компания оснащена одной полосой частот, то качество услуг снижается.

Список LTE-частот, на которых работают российские сотовые операторы

4G-сети каждого отечественного оператора располагаются в определённом частотном диапазоне. Представленная таблица содержит сведения о ЛТЕ бендах (от англ. Band), которые поддерживаются в нашей стране:

Стандарт LTE не совместим с сетями второго и третьего поколений, поэтому для него были выделены особые каналы передачи данных. Band — это частотные полосы любой LTE-сети. Номер бенда обозначает период начала использования данного диапазона в мире (сейчас существует 44 диапазона).

Представленные в таблице бенды используются каждым сотовым оператором. Необходимо отметить, что данные частотные диапазоны постоянно расширяются, что позволяют провайдерам обеспечить интернет-соединением большее количество пользователей.

В некоторых случаях операторы объединяются для строительства сотовых вышек: подобное соглашение заключили в 2016 году Beeline и Megafon. Другим примером сотрудничества стал договор между Билайн и MTS, в соответствии с которым операторы используют общие частоты на территории некоторых субъектов РФ.

Приобретение бендовых частот происходит путём открытых торгов, на которых провайдеры покупают право транслировать свой сигнал по определённым каналам. МТС, к примеру, потратил 4 миллиарда рублей на диапазон 2500 МГц, распространённый во всей Российской Федерации кроме Московской области и Крыма. Tele2 первым запустил 4G в Калининградской области и ряде других субъектов нашей страны на частоте 450 МГц.

Технология

В марте 2008 года сектор радиосвязи Международного союза электросвязи (ITU-R) определил ряд требований для стандарта международной подвижной беспроводной широкополосной связи 4G, получившего название спецификаций International Mobile Telecommunications Advanced (IMT-Advanced), в частности установив требования к скорости передачи данных для обслуживания абонентов: скорость 100 Мбит/с должна предоставляться высокоподвижным абонентам (например, поездам и автомобилям), а абонентам с небольшой подвижностью (например, пешеходам и фиксированным абонентам) должна предоставляться скорость 1 Гбит/с.

Так как первые версии мобильного WiMAX и LTE поддерживают скорости значительно меньше 1 Гбит/с, их нельзя назвать технологиями, соответствующими IMT-Advanced, хотя они часто упоминаются поставщиками услуг как технологии 4G. В свою очередь, после запуска мобильными операторами сетей LTE-Advanced, в маркетинговых целях их стали называть 4G+. 6 декабря 2010 года МСЭ-Р признал, что наиболее продвинутые технологии рассматривают как «4G», хотя этот термин не определён.

Системы связи 4G основаны на пакетных протоколах передачи данных. Для пересылки данных используется протокол IPv4; в будущем планируется поддержка IPv6.

С технической точки зрения, основное отличие сетей четвёртого поколения от третьего заключается в том, что технология 4G полностью основана на протоколах пакетной передачи данных, в то время как 3G соединяет в себе как пакетную коммутацию, так и коммутацию каналов[источник не указан 3281 день]. Для передачи голоса в 4G предусмотрены технологии VoLTE (англ. Voice over LTE)

Основные исследования при создании систем связи четвёртого поколения ведутся в направлении использования технологии ортогонального частотного уплотнения OFDM. Кроме того, для максимальной скорости передачи используется технология передачи данных с помощью N антенн и их приёма М антеннами — MIMO. При данной технологии передающие и приёмные антенны разнесены так, чтобы достичь слабой корреляции между соседними антеннами.

Требования IMT-Advanced

Передовые международные мобильные телекоммуникационные системы (IMT-Advanced), определённые сектором радиосвязи МСЭ, должны отвечать некоторым требованиям, чтобы считаться сетями поколения 4G:

• основываются на коммутации пакетов, используя протоколы IP;
• пиковые скорости передачи данных от 100 Мбит/с для пользователей с высокой мобильностью (от 10 км/ч до 120 км/ч) и от 1 Гбит/с для пользователей с низкой мобильностью (до 10 км/ч);
• используются динамически разделяемые сетевые ресурсы для поддержки большего количества одновременных подключений к одной соте;
• их масштабируемая полоса частот канала 40 МГц;
• минимальные значение для пиковой спектральной эффективности 15 бит/с/Гц в нисходящем канале и 6,75 бит/с/Гц в восходящем канале (имеется в виду, что скорость передачи информации 1 Гбит/с в нисходящем канале должна быть возможна при полосе пропускания радиоканала менее 67 МГц);
• спектральная эффективность на сектор в нисходящем канале от 1,1 до 3 бит/с/Гц/сектор и в восходящем канале от 0,7 до 2,25 бит/с/Гц/сектор;
• плавный хэндовер через различные сети;
• высокое качество мобильных услуг.

Связь для высших лиц государства в экстремальных условиях

Помимо обозначенных спутниковых систем, в диапазоне 3,4-3,9 ГГц также работает Единая система спутниковой связи (ЕССС). Она используется Минобороны и ФСО для выполнения различных задач в условиях, когда использование других средств связи становится неэффективным или невозможным. В том числе речь идет о предоставлении высшим лицам государства доступа к различным специальным информационным ресурсам, получения конфиденциальной информации и организации телекоммуникационного общения.

Радиоэлектронные средства Спецсвязи ФСО, относящиеся к фиксированной спутниковой службе, в основном сосредоточены в локальных группировках радиосредств в центрах специальной связи и информации, а также в центрах связи специального назначения, рассредоточенных по всей территории России. В диапазоне 3,4-3,8 ГГц ФСО использует различные типы РЭС спутниковой связи, размещенные как на стационарных объектах, так и в составе транспортных комплексов.

Большинство ЗССС спецпотребителей расположены за пределами крупных городов. В крупных населенных пунктах такие станции используются, в основном, в качестве резервных каналов связи. В случае использования ЗССС спутникового ресурса, арендованного у гражданских операторов, проблему совместимости с 5G можно решить за счет переназначения несущих частот за пределы диапазона 3,4-3,8 ГГц.

В случае же использования собственных спутников Минобороны ситуация осложняется ограниченностью бортовой емкости военных спутниковых аппаратов. Но, с учетом некритичности использования ЗССС в мирное время, в НИРР считают возможным создать каналы для оперативного взаимодействия между операторами 5G и силовиками при эксплуатации совпадающих частот.

Базовые тарифные планы

Все перечисленные опции не существуют в чистом виде: они подключаются к определённому тарифу. Обычно в качестве основы используется один из стандартных телефонных тарифных планов для звонков. Но для модемов намного удобнее и выгоднее подключить тарификацию Мегафон-онлайн. Выбравшим его пользователям следует рассчитывать на следующие условия (цены указаны в рублях):

1. звонки на номера домашнего региона – 3;
2. на Мегафон в иных регионах – 6,5;
3. по России – 12,5;
4. исходящие – бесплатно;
5. смс (кроме телефонов сторонних операторов за пределами домашнего региона) – 1,9;
6. оставшиеся смс-сообщения – 3,55;
7. ммс – 3.

То есть, имеющиеся расценки предполагают, что подключившийся к тарифу абонент почти не будет звонить и писать сообщения. Базовые расценки на интернет также невыгодны, но при подключении одной из указанных выше опций стоимость используемых услуг становится достаточно выгодной.

Зона покрытия LTE от МегаФона

Мы подошли к одному из самых главных моментов – это покрытие 4G от МегаФона. Для того чтобы уточнить наличие сигнала в той или иной точке, следует посетить сайт оператора – ссылка на карту располагается практически на всех его страницах. Здесь мы можем уточнить покрытие в следующих стандартах:

• 2G – здесь передаются голосовые данные, работает GPRS и EDGE;
• 3G – зона скоростного интернета и видеозвонков;
• 4G – интернет LTE на скорости до 150 Мбит/сек;
• 4G+ (он же LTE-Advanced) – интернет на скорости до 300 Мбит/сек.

Обратите внимание, что самыми широкими являются зоны 2G и 3G – они захватывают не только территории населенных пунктов, но и нежилые территории. Что касается сетей 4G, то они присутствуют только в крупных и сравнительно больших городах – например, Москва, Санкт-Петербург, Уфа, Саратов, Самара, Краснодар, Тамбов и многих других

Самой дальней точкой является Южно-Сахалинск. А вот 4G+ работает только в Москве и МО, Санкт-Петербурге и Уфе.

Частотные диапазоны российских операторов связи

Распределение полос радиочастот между операторами и радиослужбами указано в Постановлении Правительства РФ №1203-47 от 18.09.2019г.

Для своей деятельности российские операторы используют абонентские и технические диапазоны частот. К последним относятся радиорелейные линии, с помощью которых базовые станции сотовых операторов передают информацию между собой. Для этого выделяют частоты в диапазоне 5-80 ГГц. Ваши мобильные устройства работают на других каналах, поэтому радиорелейные линии с ними не взаимодействуют.

Абонентские диапазоны делятся на всем известные: GSM-900/1800 (2G), UTMS (3G), LTE (4G), 5G и промежуточные технологии типа GPRS (2,5G), EDGE (2,75G) и HDSPA (3,5G). Они используют диапазоны частот от 790 до 2700 МГц. Чем ниже частота, тем больше зона покрытия передатчика, чем выше частота, тем лучше радиоволны огибают препятствия и проникают сквозь стены.

Рассмотрим подробнее стандарты и протоколы передачи данных сотовых операторов России.

Частоты GSM (2G) в России

Первую цифровая, а не аналоговую, технологию передачи данных 2G запустили в 1991 году в Финляндии. В Россию она пришла лишь в конце 90-ых. Сейчас GSM в России делится на два вида:

• GSM-900 работает в двух диапазонах:
  • базовые станции мобильных операторов используют частоты 925-960 МГц;
  • абонентские устройства используют частот 890-915 МГц;
• GSM-1800:
  • базовые станции мобильных операторов используют частоты 1805-1880 МГц;
  • абонентские устройства используют частот 1710-1785 МГц.

GSM-1800 чаще использую в городских условиях, радиоволны лучше проникают в квартиры и огибают постройки.

GSM-900 актуальнее для сельских поселений и загородных трасс потому что передатчик покрывает большую зону.

Частоты UMTS (3G) в России

В 2007 году сотовые операторы большой тройки получили лицензии на использование технологии UMTS (3G) в России. Сейчас они работают в 2 диапазонах частот:

• 2110-2170 МГц для базовых станций и 1920-1980 МГц для абонентских устройств. Этот диапазон появился первым и получил наибольшее распространение в России. Для некоторых операторов он остается единственным для населенных пунктов с населением до миллиона человек.
• 925-960 МГц для базовых станций и 880-915 МГц для абонентских устройств. Этот диапазон начали использовать позже, чтобы увеличить зону покрытия и минимизировать воздействие других РЭС. На этих частотах также работает GSM-900. Частоты регистрируются через ФГУП «Главный радиочастотный центр» так, чтобы технологии и операторы не могли помешать друг другу. UMTS-900 в основном использует ПАО «Вымпел-Коммуникации» (Билайн).

Частоты LTE (4G) в России

Несмотря на то, что о создании 4G в Европе заговорили 11 лет назад, в Российских регионах стандарт закрепился лишь 5 лет назад. Всего в России разрешено использовать 4 диапазона для технологии LTE (4G):

• 2600-2700 МГц для базовых станций и 2500-2600 МГц для абонентских устройств. Диапазон появился первым для 4G в России и до сих пор наиболее распространен. Его используют все операторы федеральной четверки.
• 790-820 МГц для базовых станций и 820-880 МГц для абонентских устройств. Второй по распространенности диапазон. Его активно используют ПАО «МегаФон», ООО «Т2 Мобайл» и ПАО «Вымпел-Коммуникации» (Билайн)
• 1800-1880 МГц для базовых станций и 1710-1785 МГц для абонентских устройств. Этим диапазоном пользуются все операторы связи, но особенно его предпочитает ПАО «Мобильные ТелеСистемы».
• 450-457 МГц для базовых станций и 460-467 МГц для абонентских устройств. Диапазон запущен для развития сетей беспроводного широкополосного доступа в РФ, его использует ООО «Т2-Мобайл».

Частоты 5G в России

Технология 5G уже работает в нескольких странах мира. В России она находится на стадии тестирования. Для этого Государственная комиссия по радиочастотам выделила диапазон 25-29,5 ГГц. Указанные частоты не пригодны для коммерческого использования и будут использоваться только в тестовом режиме.

Вокруг постоянных частот 5G в России до сих пор ходят споры. Во всем мире для этой технологии выделен диапазон 3,4-3,8 ГГц. В нашей стране это невозможно, потому что тогда 5G будет мешать стратегическим предприятиям и государственным ведомствам Российской Федерации. По данным СМИ, Президент России согласился с письмом Совета Безопасности РФ о том, что диапазон 3,4-3,8 ГГц следует оставить за государством.

В качестве альтернативы закрытому правительственному диапазону, Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации предложило другой – 4,4-4,99 ГГц. Даже если какое-то конкретное решение по этому поводу уже принято, никаких официальных заявлений и документов до сих пор нет.